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Introdução à Mecânica Quântica

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Você já parou para pensar em o tanto de coisas que não pode ver? Esta roupa que está vestindo, este monitor a qual está olhando, esta água que está pertinho de você e tudo que te envolve apresenta partículas incapazes de serem vistas a olho nu.

E elas não estão paradas! Há interações a todo o momento internamente com energias altíssimas, que nem sonhávamos que existiam. Elétron com núcleo, núcleo com elétron, elétron com elétron, núcleo com núcleo e por aí vai.

Tudo isso que é incapaz de ser visto por nós faz parte do campo da Mecânica Quântica, que é a área especializada em estudar estes fenômenos atômicos e subatômicos. O mais interessante nela é que nenhum cientista é capaz de determinar nada! Eles sabem que nada sabem, como diria o Sócrates, mas sabem que podem fazer cálculos das probabilidades de chegarem próximo às informações que desejam.

Evolução da Mecânica Quântica

Diversos modelos foram criados ao longo das décadas, sendo que muitos caíram por terra, apesar de auxiliarem na evolução da ciência. A pessoa errou, mas, apesar disso, alguma informação em seu modelo teórico pôde ser reaproveitada por outro cientista. Um exemplo claro foi dos Postulados de Bohr.

Este cientista conseguiu passar informações importantíssimas para a ciência, como, por exemplo, que a movimentação entre os orbitais dos elétrons só poderia acontecer se a diferença exata entre as energias fosse colocada ou retirada, pois tudo é quantizado. No entanto, este modelo de Bohr só funciona com um átomo de Hidrogênio, pois o mesmo tem apenas 2 elétrons, ou seja, ocupa apenas um orbital.

Equação de Schrodinger

“Faça uma pergunta ao Hamiltoniano e este te retornará com a resposta nos Autovalores.”. Com a equação de Schrodinger é assim! Ele é capaz de ter dar qualquer resposta que você deseja em uma simples, porém complexa, equação: HΨ=∑Ψ.

O Hamiltoniano corresponde à energia total de um sistema, que pode ser decomposto. A grande dificuldade de calcular a equação é ter que utilizar Integral e Derivada, que são matérias de universidade. No entanto, a essência da Mecânica Quântica você pode conhecer!

Por que entender Mecânica Quântica?

Mecânica Quântica

O nome pode até assustar, mas não chega nem perto do estarrecimento que você terá quando começar a calcular e tentar entendê-la. Tem que gostar mesmo de química para se divertir com os Autovalores, comprimentos de onda, densidades de probabilidade e todos seus outros fatores.

No entanto, é importante que você compreenda desde já para não chegar na faculdade e ficar perdido. A grande dificuldade dos alunos é em esquecer o determinismo do Ensino Médio e passar a compreender o mundo como algo probabilístico! Nada é 100% certo.

Quando a professora ensinou a fazer ligações iônicas e covalentes, ela colocava o nome do átomo, algumas bolinhas em volta dele (elétrons da camada de Valência) e fazia as conexões, criando ligações únicas, duplas ou triplas, ou doando elétrons. No entanto, na vida real, nada é daquele jeito! Os elétrons se movimentam por todos os orbitais, sendo que temos algumas estimativas ao utilizar o princípio da incerteza de Heisenberg e o quadrado do comprimento de onda para descobrir a densidade de probabilidade.

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