QUANTUM CHEMISTRY_A FREE PARTICLE

OK, now we are ready to start; we know the postulates of quantum mechanics and some of their consequences. But before trying to describe the most simple atom in the Universe, the hydrogen atom, we will study some systems as the free particle, as a particle in a box, as momentum angular operators and as the rigid rotor: Once we have studied all these systems, we could understand in a better way the mechanic quantum description of hydrogen atom.

 But now, we will study something very simple, the system formed by one free particle.

Ahora estamos preparados para empezar. Pero antes de abordar el estudio del átomo más simple del Universo que es el átomo de hidrógeno, estudiaremos algunos sistemas que nos ayudarán a entender mejor la descripción mecanocuántica del átomo de hidrógeno. Estos sistemas serán la partícula libre, la partícula en la caja, los operadores del momento angular y el rotor rígido.

 Así pues, empecemos por el estudio de algo tan simple como una partícula libre.

Watch the video:

https://www.youtube.com/watch?v=Y7izeqUj6UY&feature=youtu.be

QUANTUM CHEMISTRY_CONSEQUENCES OF THE POSTULATES Of QUANTUM MECHANIC

On the following two videos I am going to try to explain two consequences of the postulates of quantum mechanics, but there is a third one I am going to try to explain now; I am speaking about Heisenberg’s indetermination principle.
 This principle is very important because one of its consequences is that we can not know the position and the velocity of an electron at the same time with precision. This consequence is very important because all the hypothesis about atoms structures that spoke about an electron orbit were wrong because of this reason.
 In the quantum mechanic postulates we spoke that the system must be in a eigenstate to look for a group of eigenfunctions common to the observables we want to calculate. To find these common of group functions, the operators of observables must have commutative property. Unluckily, position operator and lineal momentum operator do not commute, so we can not find a common group of eigenfunctions for them and we can not write an eigenvalues expression which let us to know position and lineal momentum at the same time.

En los siguientes dos videos voy a explicar dos de las tres consecuencias de los postulados de la mecánica cuántica a los que me quiero referir en este capítulo, como son los estados estacionarios, o el hecho de poder poner una función propia como combinación lineal de funciones propias. Pero quiero explicar aquí la tercera consecuencia de estos postulados que es el principio de incertidumbre de Heisenberg.
 Una de las consecuencias del principio de incertidumbre de Heisenberg es la imposibilidad de conocer con exactitud y al mismo tiempo la posición y la velocidad del electrón, y es por este motivo por el que todos los modelos atómicos que hablaban de orbitas electrónicas fracasaron; hablar de una órbita implica que en cada momento conocemos la posición y la velocidad de la partícula microscópica.
 En los postulados de la mecánica cuántica hablamos de que si queríamos conocer dos observables, teníamos que plantear una ecuación de valores propios para ambos y para ellos tendríamos que buscar un conjunto de funciones propias común a ambos observables, pero para ello. Los operadores tienen que conmutar entre ellos, es decir, cumplir la propiedad conmutativa. Lamentablemente, los operadores posición y momento lineal no conmutan por lo que no podremos encontrar un conjunto de funciones propias común a ambos observables y esto hace que no podamos construir una ecuación de valores propios que nos permita conocer simultáneamente y con precisión la posición y el momento lineal (velocidad) de una partícula microscópica.
Primer video, LOS ESTADOS ESTACIONARIOS.
 Watch it

http://www.youtube.com/watch?v=C0NXC_zY4IM

 

Segundo video, UNA FUNCIÓN PROPIA COMO COMBINACIÓN LINEAL DE FUNCIONES PROPIAS.

 Watch it:

 

http://youtu.be/SzD3Q57xdsU

 



 



QUANTUM CHEMISTRY_POSTULATES OF QUANTUM MECHANIC

Finally, Bohr’s atomic hypothesis was only able to explain the spectrum of hydrogen, it could not explain the length waves in the spectrums of helium or lithium. But when the spectroscopes devices improved their capacity, some of the stripes of an spectrum that seemed only one, there were groups of  two or three stripes very closer. Bohr’s atomic hypothesis was not able to explain this.
 Despite of the efforts done by Sommerfeld and Wilson rebuilding Bohr’s "job" under a new hypothesis about eliptical electrons orbits, they were not either succeed. It was the moment to change the way of thinking. Quantum mechanic is borning and now I am going to try to explain the Postulates of Quantum Mechanic.
 Finalmente, el model atómico de Bohr no se consideró como correcto ya que sólo era capaz de explicar el espectro del átomo de hidrógeno; fallaba en su intento de deducir las posiciones de las líneas en los espectros del helio y del litio. Además, cuando se mejoró el poder de resolución de los espcetroscopios, se vio que algunas de las líneas eran dobles y triples, y esto tampoco era capaz de explicarlo.
 A pesar de los esfuerzos realizados por Sommerfeld y Wilson, reajustando el modelo de Bohr como si los electrones siguieran órbitas elípticas para así utilizar un segundo número cuántico, el número cuántico azimutal, el fracaso se adueñaba del determinismo clásico. Había que pensar de otra manera. La mecánica cuántica está a punto de nacer y ahora voy a tratar de explicar sus postulados.

 

Watch the video. Observa el video:

 

 https://www.youtube.com/watch?v=ot3iTkZRqaw&app=desktop

 





QUANTUM CHEMISTRY_LEVELS OF ENERGY

But how could Bohr be able to speak about electrons that do not emit energy in their motion? Think that it has no sense attending to electromagnetism classic. Who knows? May be he had in his mind the job done by Franck and Hertz about levels of energy. On the video, I try to explain.

 Pero ¿cómo se atrevió Bohr a contradecir al electromagnetismo clásico diciendo que el electron no emitía energía en su órbita circular? ¿Cómo monta la idea de los saltos electrónicos de una orbita estacionaria a la otra y enlaza esto con la absorción y emisión de energía? ¿Cómo se le ocurre todo esto? Quien sabe, pero quizá tuvo mucho que ver los trabajos realizados en el descubrimiento del efecto fotoeléctrico o los trabajos realizados por Frankc y Hertz que vislumbran la idea de que los electrones están como si fueran en niveles de energía. Pienso que esto fue la inspiración de Bohr y es lo que trato de explicar en el video.

 

Watch the video. Observa el video:

https://www.youtube.com/watch?v=UwzFQvhy7oo&feature=youtu.be

QUANTUM CHEMISTRY_ BOHR'S ATOMIC HYPOTHESIS

Alongside this chapter, I am going to explain in a not difficult way (I hope it), different topics about quantum chemistry. I will start with Bohr's atomic hypothesis that, despite of not being quantum chemistry theory, it is considered the fact that made quantum theory to be borned.

 A lo largo de este capítulo, voy a intentar explicar de una manera no muy complicada, espero, algunos aspectos de la química cuántica. Empezaré por el modelo atómico de Bohr, que aunque no es un estudio mecanocuántico del átomo, se considera el punto de partida del nacimiento de la mecánica cuántica.

Watch the video. Ver el video.

https://www.youtube.com/watch?v=oZr-VpsqwAk