Estado fundamental (química)

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Energy levels for an electron in an atom: Estado fundamental y estado excitados. Después de haber absorbido energía, un electrón puede saltar del estado fundamental a otro nivel de excitación.

El estado fundamental de un sistema de Mecánica cuántica es su punto más bajo de energía estado estacionario; la energía del estado fundamental es conocido como la energía del punto cero del sistema. Un estado excitado es cualquier estado cuya energía es mayor que el estado fundamental. El estado fundamental de la teoría cuántica de campos es usualmente llamado el vacío cuántico o el vacío.

Si existe más de un estado fundamental, se dicen ser degenerado. Muchos sistemas tienen estados fundamentales degenerados, como por ejemplo el hidrógeno-1. Sucede que los estados degenerados ocurren siempre que un operador unitario no trivial interactúe con el aspecto Hamiltoniano del sistema.

Según al tercer principio de la termodinámica, un sistema en el cero absoluto existe en su estado fundamental; entonces, su entropía (termodinámica) es determinada por la degeneración del estado fundamental. Muchos sistemas, como una perfecta celda unitaria, tienen un solo estado fundamental y por ende tienen entropía cero en el cero absoluto porque el logaritmo de 1 es 0. También es posible que el más alto punto excitado tenga temperatura de cero absoluto para sistemas que presentan Temperatura negativa.

En conclusión, un electrón en estado fundamental (también llamado estacionario o basal) no emite ni absorbe energía y permanece en su orbital.

Ejemplos[editar]

Initial wave functions for the first four states of a one-dimensional particle in a box
  • La función de onda del estado fundamental de una partícula en una caja es la mitad de un periodo de una función de seno, la cual va desde cero hasta las dos puntos también. La energía de la partícula es dada por \frac{h^2 n^2}{8 m L^2}, dónde h es la Constante de Planck, m es la masa de la partícula, n es el estado de energía (n = 1 corresponde al estado fundamental), y L es el ancho de la caja.
  • La función de onda del estado fundamental de un átomo de hidrógeno de una distribución esférica simétrica centrada en el núcleo atómico, el cual es más grande en el centro y se reduce en tamaño exponencialmente en distancias más grandes. El electrón es más probable de ser localizado a una distancia del núcleo igual al radio de Bohr. Esta función es conocida como el orbital atómico 1s. Para hidrógeno (H), un electrón en el estado fundamental tiene como energía Plantilla:Val, relativo a 0.0 eV cuando el atomo de hidrogeno esta ionizado, por ejemplo cuándo un electrón es removido completamente.
  • La definición exacta de un segundo de tiempo desde 1997 ha sido

    la duración de 9,192,631,770 periodos de radiación correspondiendo a la transición entre los dos niveles de transción hiperfina hasta el estado fundamental del átomo de cesio 133 sin movimiento a 0 temperatura de 0 K

Véase también[editar]

Referencias[editar]

Bibliografía[editar]

  • Feynman, Richard; Leighton, Robert; Sands, Matthew (1965). «ver sección 2-5 para niveles de energía, 19 para el átomo de hidrógeno». The Feynman Lectures on Physics. 3.