Superconductividad y el acoplamiento espín-órbita del electrón (página 2)

Partes: 1, 2

eracciones magnéticas entre los núcleos
atómicos y los electrones a presiones y temperaturas
están- dares, en el oxigeno molecular, el par de
electrones libres del subnivel s son los de menor energía
y menor ángulo cuántico, le seguirían en
orden ascendente de energía los dos electrones del primer
orbital 2pmo2 y finalmente los dos electrones que tendrían
la mayor cantidad de energía y ángulo, que son los
dos electrones del orbital 2pm12 pues ellos serían los
electrones enlazantes en el oxigeno molecu- lar. Ese par de
electrones enlazantes aunque tienen espines contrarios
están ubicados en el mismo orbital, tienen la misma
cantidad de energía y el mismo ángulo
cuántico, están a la misma altura atómica,
entonces es más cómodo para ellos y con menor
energía por repulsión de pares, hacer orbitales
moleculares a la mayor distancia posible confor- mando enlaces
estables entre átomos de oxigeno triplete que
resultarían paramagnéticos, por eso es que en un
campo magnético a altas presiones, se pueden formar largos
hilos de oxigeno para las reacciones, requieren activar la
ruptura inicial de esos enlaces con calor preliminar que
después se continúan sin dificultad por ser
rupturas fuertemente exotérmicas. En el oxigeno molecular
triplete, el par de electrones en apareamiento molecular al igual
que en el dihidrogeno, están ubicados en el centro del par
de núcleos de los dos oxígenos y cada uno de ellos,
tiene un electrón desapareado que actúa como un
radical libre y tienen tanto la misma energía como el
mismo ángulo cuántico de los electrones apareados,
configurando tras esto una molécula que tiene un momento
magnético de espín no nulo por lo que es
paramagnético. un fortísimo oxidante, desinfectante
y por eso, es usado como depurador y purificador de aguas
minerales. ALOTROPIA DEL CARBONO GRAFITO El átomo de
Carbono es sólido a temperatura ambiente y puede
encontrarse natural en distintas formas alotrópicas. El
Carbono tiene todas las baterías necesarias para construir
tetraedros y por eso, presenta una gran afinidad para aco- plarse
químicamente con diferentes átomos pequeños
inclu- yendo otros átomos de carbono, con los que puede
formar largas cadenas y enlaces múltiples. Tiene un
número atómi- co de 6 con 2 electrones en el primer
nivel y 4 electrones en el segundo nivel. De los electrones del
segundo nivel, dos de ellos con idéntica energía y
ángulo cuántico de espín pero de espines
contrarios, están apareados en el orbital s, los otros dos
últimos electrones también con igual energía
y ángulo cuántico pero de espines contrarios le
pertenecen basalmente apareados al subnivel p: 1s2-2s2-2p2. De
los tres orbitales mo, m1, m2 de estructura hiperfina que le
corresponden al subnivel p en el estado basal del átomo de
carbono, consideramos que el primer orbital mo es el que
podría estar lleno con los dos electrones presentes que le
pertenecen basalmente a p: 1s2-2s2-2pmo2-2pm10-2pm20. El oxigeno
molecular en el llamado estado singlete, es una especie de mayor
energía porque los electrones enlazantes que tiene la
misma cantidad de energía y el mismo ángulo
cuántico de espín, están ubicados en el
mismo orbital de mayor energía, en contra de la
repulsión ejercida entre pares moleculares, conforman dos
pares de orbitales moleculares que unen a un par de átomos
de oxigeno demasiado cercas, lo hacen acosta de la
absorción de mayor energía pero con poca
estabilidad, es diamagnético porque no hay radicales
libres y el momento magnético de espín es nulo, una
especie activada, un verdadero Dioxigeno singlete con gran
accesi- bilidad de los cuatro pares de electrones libres. Otro
alótropo del oxigeno es el Ozono, quien es una sustan- cia
cuya molécula está formada por tres átomos
de oxigeno haciendo un ángulo central de 106,8 grados, es
conocido por el importante papel que juega en la atmosfera, su
prin- cipal propiedad es que es mucho más reactivo que el
oxige- no molecular, es además dañino para el
tejido pulmonar y es 8 Estudiando a los dos electrones que ocupan
al subnivel s del segundo nivel vemos que como son electrones s y
están apareados, construyen bandas prohibidas muy fuerte
que hay que romper, entonces por adquirir mayor energía
salta solo uno de ellos a acompañar a los dos electrones
basales del subnivel p del átomo de carbono, incremento
originado por la ampliación de los números
cuánticos y el ángulo del momento angular debido a
los efectos de las interacciones magnéticas entre los
espines de los núcleos atómicos con los espines de
los electrones y las precisas condiciones ambientales de
presión y temperatura, si ese electrón s salta
igualando a la cantidad energética que tienen los dos
elec- trones que ocupan al primer orbital vecino mo del subnivel
p, que por principio adquiriría distintos números
cuánticos y mayor ángulo y cantidad de
energía, esto hace que quede en el átomo de carbono
la siguiente distribución electrónica hibrida sp2
de la siguiente manera: 1s2-2s1-2pmo1-2pmo1- 2pm01-2pm10.2pm20.
Los 3 electrones enlazantes del segun- do nivel del átomo
de carbono, quedan como electrones p

2 2 y = 2 s 2 2 y = 2 p Heber Gabriel Pico Jiménez MD:
Superconductividad y el acoplamiento Espín-Órbita
del electrón. ubicados esta vez con la misma
energía en el primer orbital mo del subnivel p. Ese estado
de hibridación excitada del átomo de carbono, no
surge para seguir permaneciendo basalmente en ella sin formar
orbitales moleculares, por lo contrario es suscitada para formar
tres orbitales localizados moleculares enlazados entre carbono y
carbono en un mis- mo plano. Quedaría ubicado solitario en
el subnivel s un solo electrón deslocalizado. Parece con
esto que los 3 elec- trones del subnivel p estuvieran violando al
principio de exclusión de Pauli por el espín pero
no es así porque a pesar de que son 3 electrones que
tienen igual ángulo cuántico de espín y la
misma cantidad de energía, tienen distinta direc-
ción espacial. Estarían inhabitados los dos
orbitales m1 y m2 del subnivel p. Es decir que en vista de esto
se debe es in- corporar como observable cuántico adicional
a la dirección y el sentido espacial en que se mueve un
par de electrones al Principio de Exclusión de Pauli,
constituyendo así al átomo de Carbono que siempre
configura un tetraedro que es la estructura del Grafito como
alótropo de ese elemento. Debi- do a que la base del
grafito consta de tetraedros, hace que los planos del grafito
forzosamente se curven con la apari- ción de estructuras
de formas esféricas, elipsoidales o cilín- dricas.
Los nanotubos son un ejemplo y los fullerenos que tienen una
organización similar al grafito con una estructura
tridimensional geométrica que es similar a un
especialmente estable balón de futbol. Entonces, de los 3
electrones ubicados con la misma energía y ángulo
cuántico en el primero de los tres orbitales del subnivel
p, establecen enlaces covalentes formando orbita- les moleculares
localizados de carbono a carbono adyacen- tes. En el subnivel 2s
de cada carbono sobra un electrón desapareado que conforma
con el átomo de carbono vecino, un par de Cooper de
electrones deslocalizados, quienes conservan la cualidad de
construir suficientes bandgap, quienes establecen en la misma
lámina de grafito un fenó- meno parecido a la
mesomería o resonancia del benceno. Este par deslocalizado
de Cooper que se puede mover en toda la lámina de grafito,
además de conferirle las carac- terísticas
eléctricas a ese alótropo del carbono, es otra
razón adicional que tiene al grafito para curvarse y
conservar la resonancia. Si conectáramos el Benceno a un
campo eléc- trico, quizás le pasaría de
manera lineal lo mismo que le sucede eléctricamente en un
plano al grafito. Los tres orbitales moleculares enlazantes y
localizados que construye con su vecino cada átomo de
carbono en el grafi- to, no instituyen ningunas rutas para que
transiten los elec- trones que significan la conducción
eléctrica, no señor ellos no representan ninguna
vía eléctrica. Si los orbitales mole- culares
sirvieran de caminos eléctricos el diamante fuera un gran
conductor de la electricidad. El par de Cooper en el grafito
permanece alojado intraatómicamente en el subnivel s del
núcleo de los carbonos, sitio donde podría
persistir indefinidamente orbitando. Sin embargo los pares de
Coo- 9 per en el grafito, deslocalizados se desplazan
ruidosamente saltando de núcleo en núcleo de los
átomos de carbonos vecinos. Se deslocalizan por razones
eléctricas pues, cuando el par está ubicado
orbitando en uno cualquiera de los áto- mos de carbonos,
se convierte en un anión y el carbono vecino
tendría carga contraria. (n1 – Z )+ (n1+Z ) + 2s – 2 + 2
(s+1) (3) 2 tan ? Donde ys es la relación entre n y el
ángulo ? descrito por la cantidad de movimiento y el radio
de la órbita del electrón siendo n un número
no entero, n1 es el número cuántico principal y s
es el segundo número cuán- tico. (n1 – Z )+ (n1+Z )
+ 2 p – 2 + 2 ( p+1) + 4 mo (4) 2 tan ? Donde yp es la
relación entre n y el ángulo ? descrito por la
cantidad de movimiento y el radio de la órbita del
electrón siendo n un número no entero, n1 es el
número cuántico principal, p es el segundo
número cuánti- co y mo es el tercer número
cuántico o número cuántico magnético.
y p < ys (5) En el Grafito entonces, tres electrones ubicados
en tres vértices distintos del respectivo primer orbital
del subnivel p de la estructura anterior, efectúan los 3
enlaces carbono a carbono del alótropo, quedando
aparentemente un electrón desapareado, deslocalizado,
inquieto y solitario en el res- pectivo subnivel s, quien
apareado sería el par de Cooper responsable de las
propiedades eléctricas que tiene el grafito en
dirección carbono a carbono. Los 3 electrones
híbridos sp2 del grafito podrían situarse en el
primer orbital mo del subnivel p, sin embargo de acuerdo a las
condiciones am- bientales de presión y temperaturas
también podrían insta- larse con mayor
energía en el segundo orbital m1 o final- mente,
podrían hacerlo en el orbital m2 que es el ultimo orbital
de los 3 que le corresponden al subnivel p. Esta posibilidad de
ocupar los distintos orbitales explica las 3 formas conocidas del
grafito que son: la forma amorfa que no llega a adoptar una
estructura cristalina macroscópica pero que es
esencialmente grafito, la forma beta romboédri- ca y
finalmente la forma alfa hexagonal de posible mayor cantidad de
energía. El DIAMANTE Si al alótropo del grafito, lo
sometemos a altas temperaturas y presiones, todos los 4
electrones, tanto los dos proceden- tes del subnivel s como los
dos procedentes del subnivel p,

Heber Gabriel Pico Jiménez MD: Superconductividad y el
acoplamiento Espín-Órbita del electrón.
ocuparían ya sea al orbital mo, m1 o m2 del subnivel p con
mayor cantidad de energía, harían enlaces en
direcciones distintas tetraédricas. Quedando el
átomo de Carbono prepa- rado ahora con 4 electrones
enlazantes, que a pesar de que poseen igual cantidad de
energía ya que tienen los mismos números
cuánticos y describen el mismo ángulo
cuántico, porque se hallan ubicados en el mismo orbital de
similar subnivel, a pesar de eso poseen distintas direcciones
espacio temporales, con ellos hacen los 4 enlaces moleculares
loca- lizados, híbridos, tetraédricos, propios del
diamante y podr- ían existir varios tipos de diamantes por
ejemplo, el que tenga los 4 electrones desapareados ubicados
todos ellos en el primer orbital mo del subnivel p del segundo
nivel como el caso siguiente: 1s2-2s0-2pmo1-2pmo1-2pmo1-2pmo1. Un
segundo tipo de diamante sería el que tendría los 4
electro- nes ubicados todos ellos en el segundo orbital m1
quedando así: 1s2-2s0-2pm11-2pm11-2pm11-2pm11. Un tercer
tipo de diamante sería en el que los electrones
desapareados estar- ían todos en el orbital m2 de mayor
energía quedando así:
1s2-2s0-2pm21-2pm21-2pm21-2pm21. Todos estos 3 diamantes dependen
de la cantidad de presión y temperatura en el tiempo.
CONDUCTIVIDAD ELECTRICA Recordemos que el ángulo
cuántico de espín en los átomos de la tabla
periódica incrementa su valor de arriba hacia abajo y de
izquierda a derecha, lo que nos dice que en un no metal como es
el carbono, es mayor que en el metaloides boro. A pesar de que en
un metal del bloque p como el aluminio, es mayor el ángulo
que en el carbono. Pero en un metal de transición como el
cobre es de mayor ángulo que en el aluminio, sin embargo
en la plata es mayor que el cobre pero es menor que en el oro. Si
solamente el valor del ángulo cuántico de
espín definiera a la conductividad, el oro debiera ser
mejor conductor eléc- trico que la plata y que el mismo
cobre. Pero la desventaja es que además de tener en su
último nivel de energía a los subniveles s nativos
y d del respectivo nivel anterior como los tienen el cobre y la
plata, además de ellos el oro tiene también al
subnivel f del nivel anterior pero está presente en su
último nivel de energía, cuestión que le
incrementa la carga nuclear efectiva relativa y entonces hace
igual con la electronegatividad, que hacen todos los metales de
transi- ción situados desde el sexto período de la
tabla periódica a partir del sexto grupo. 10 Se puede
notar en la tabla periódica que si bien es cierto que la
electronegatividad y la carga nuclear efectiva de forma general
se incrementan, de abajo hacia arriba y de izquierda a derecha,
sin embargo tenemos que resaltar en los elemen- tos de
transición a partir del cromo, un elemento que está
ubicado en el 6º período y 6º grupo de la tabla
periódica, desde allí ese orden que trae hacia
arriba el crecimiento de la electronegatividad y la carga nuclear
efectiva se rompe porque a pesar de que sí continúa
el compás incrementándo- se de izquierda a derecha
con esa misma disposición, el ritmo vertical de
crecimiento se invierte y cambia, pues su incremento desde ese
punto es de arriba hacia abajo hasta llegar al mercurio y lo
rompen los subniveles d y f que se llenan de fuera hacia adentro.
La conductividad eléctrica en este artículo parte
de la base de que siempre el transporte de la carga
eléctrica en mate- riales no superconductores, no
ocurriría jamás a través de electrones
libres, sino para todo siempre sería portada por pares de
electrones, además serían electrones de tipo s es
decir, tendrían simetría esférica y el
espín total sería nulo. Parece que los metales de
transición esperaran a la conduc- ción
eléctrica con el subnivel s, siempre ubicada en su
últi- mo orbital incluso, el orden de llenado
electrónico del sub- nivel d en los elementos de
transición, es de adelante hacia atrás, de la
periferia hacia el centro. Para aplicar los principios de
conductividad eléctrica esbo- zados en el grafito, nos
vamos a referir a la descripción de los átomos de
bromo, aluminio, plata, cobre y oro que son elementos que quedan
con un solo electrón desapareado y deslocalizado en el
subnivel s de sus formas alotrópicas. El aluminio de
número atómico 13, lo que quiere decir que tiene el
mismo número de electrones, con 2 de ellos en el primer
nivel, 8 electrones en el segundo nivel y finalmente 3 de ellos
en el último tercer nivel de energía. Los tres
elec- trones de valencia en el tercer nivel de energía
basalmente en un átomo neutro estarían ubicados de
la siguiente mane- ra: 3s2-3pm01-3pm10-3pm20. Dos de esos
electrones están apareados con espines contrarios e igual
energía en el sub- nivel s. El último de los 3
electrones de valencia estaría desapareado en el primer
orbital m0 de los tres que le co- rresponden al subnivel p. Uno
de los dos electrones ubica- dos en el subnivel s
incrementaría su energía e igualaría a la
energía del electrón ubicado originalmente en el
subnivel p, entonces los 2 electrones se ubican al mismo nivel
como 2 electrones enlazantes, cada uno de ellos se enlazan
lateral- mente con otro átomo de aluminio, quedando cada
átomo de aluminio con un electrón desapareado en el
subnivel s, que al aparearse con el electrón del aluminio
vecino igual

2 2 ?? ?? 2 2 2 2 Heber Gabriel Pico Jiménez MD:
Superconductividad y el acoplamiento Espín-Órbita
del electrón. que en el grafito, son los pares de
electrones que completan la resonancia como sucede en el grafito
y el benceno. do un nanotubo, se vuelve un material que
potencialmente incrementa de manera general el valor soportable
de la corriente crítica pudiendo ser un superconductor.
Podemos darnos cuenta que el benceno, el grafito, el bromo puro,
el aluminio, el cobre, la plata y el oro, todos lo hacen a
través de los electrones apareados y deslocalizados de los
subniveles s. 3- Conclusiones: SUPERCONDUCTIVIDAD 1- LA PRIMERA
GRAN CONCLUSIÓN de este trabajo es Las órbitas
electrónicas por pares alrededor del núcleo
ató- mico crean un campo magnético suficiente para
sustentar el efecto Meissner y por esto, los electrones pueden
permane- cer indefinidamente orbitando en el respectivo orbital
de un subnivel y esta es la razón de que la cantidad de
electrones superconductores es finita pues la cantidad de
corriente que puede soportar el material es limitada por tanto,
también existe una corriente crítica a partir de la
cual el material deja de ser superconductor y comienza a disipar
energía. Debido a que la interacción de los pares
de electrones no es la mis- ma en cualquier dirección, la
simetría espacial esférica tipo s es la que
sustenta al efecto Meissner. Un par de Cooper que se encuentre
debidamente apareado orbitando el subnivel s en un átomo
de un conductor, inme- diatamente lo convierte en anión,
que obliga al par a través del efecto túnel, a
tener que saltar con ruido y vibración al átomo
vecino que incluso ya viene con carga contraria, este salto
produce menos ruido o vibración si el átomo
está más cerca y vibra menos, esta distancia y
vibración depende de la temperatura, a la vez la misma
temperatura incrementa la misma separación y
vibración de los átomos. Desde la tem- peratura
crítica hacia abajo, los iones atómicos
serán adya- centes por la atracción sentida debido
a la carga contraria y el par de Cooper fluirá a
través de ellos por el efecto túnel. Pero si se
modificara la masa del ion en el efecto isotópico, como la
carga sigue constante, la densidad de carga por ión
también se altera, varia la fuerza de atracción por
carga contraria entre iones, se altera la temperatura
crítica. Por eso vemos que si isotópicamente se
incrementa la masa del superconductor la temperatura
crítica disminuye. El punto de la corriente crítica
es algo que queremos abor- el planteo en la posibilidad de poder
construir nanotubos multicapas aislados multiplicador de la
corriente crítica de un nanotubo monocapa.
Conseguirían ser nanotubos multi- capas aislados con
nitrógeno líquido capaz de traer desde las alturas
suficiente cantidad de energía solar captada por
células solares pertenecientes a un panel flotante. 1- LA
SEGUNDA GRAN CONCLUSIÓN de este trabajo es la gran
relación de los cuatro números cuánticos con
el ángulo cuántico de espín: El primer
número cuántico o principal n1, el segundo
número cuántico o azimutal l, el tercer
número cuántico o magnético m, el cuarto
número cuántico del espín s, cada
número cuántico tiene un ángulo
cuántico distinto y la dirección del orbital: (n1 –
Z ) ± (n1+Z ) + 2? (l – 1) ± (l +1) + 4m ? n = (20)
2 Donde n es un número no entero, n1 es el primer
número cuántico o prin- cipal, Z es el
número atómico, l es el segundo número
cuántico o acimutal y m es el tercer número
cuántico o número cuántico magnético.
2- LA TERCERA GRAN CONCLUSIÓN de este artículo es
la relación de la energía cinética del
electrón, donde se encuentran involucrados los tres
números cuánticos y el ángulo
cuántico del momento angular del electrón: dar de
la siguiente manera diciendo: Que los elementos puros o
aleaciones que no presentan estado superconductor, es porque
quizás tengan una corriente crítica demasiado
minúscula y podría ser el caso del grafito.
Sostenemos esta pc = Ec = me c Za yn – Z a (59) premisa viendo el
hecho de que el grafito laminar no es superconductor porque
quizás el valor de la corriente crítica forzada
linealmente en una misma dirección, es demásado
minúscula, pero si esta misma lamina se enrolla conforman-
11 Donde p es la cantidad de movimiento del electrón, Ec
es la energía cinéti- ca del electrón, me es
la masa del electrón, Z es el número
atómico, a es la constante de estructura fina, yn es la
relación entre n y el ángulo ? descrito por la
cantidad de movimiento y el radio de la órbita del
electrón.

? ? Za ? ? (40) 2 t e ? y n -Z a ? [3] [1] [2] Heber Gabriel Pico
Jiménez MD: Superconductividad y el acoplamiento
Espín-Órbita del electrón. 2 E = m c 1 + ? 2
2 2 ? Donde Et es la energía total del electrón, me
es la masa en reposo del electrón, Z es el número
atómico, a es la constante de estructura fina, yn es la
relación entre n y el ángulo ? descrito por la
cantidad de movimiento y el radio de la órbita del
electrón. 4- Referencias REFERENCIAS DEL ARTÍCULO.
Alotropía. Alotropía del Carbono. Alotropía
del Oxigeno. [4] [5] Ozono. Diborano Este trabajo demuestra que
el ángulo cuántico del momento angular total de la
órbita del electrón, es una propiedad
intrínseca que además de establecer el grado de
acoplamiento creado entre el espín de la partícula
y la órbita del electrón, es aquella cantidad
atómica de variación periódica que
contribuye tanto al valor de la energía como a la calidad
del aparea- miento que tendrían un par de electrones en un
orbi- tal basal o molecular y que en base a eso, establece las
distintas propiedades eléctricas quien además de
influir en la electronegatividad, la afinidad electrónica
y la energía de ionización, revela mecanismos
preci- sos que explican a las respectivas alotropías, a
los orbitales moleculares y a las distintas anomalías
presentes en la secuencia atómica de la carta
perió- dica por ejemplo, el apareamiento
electrónico basal no alotrópico explica el intenso
valor relativo que pretende la primera energía de
ionización en los grupos 2, 12, 14, 16, 18 y por
apareamiento alotró- pico solo la gran primera
energía de ionización del grupo 15, a la vez es la
misma fuente que origina a los regios decaimientos inesperados en
sus respecti- vas afinidades electrónicas. Lo contrario
ahora, el desapareamiento electrónico basal no
alotrópico es la causa del gran decaimiento relativo que
tiene la primera energía de ionización en los
grupos 1, 6, 11, 13, 15 y 17 y a la vez es la misma razón,
que origina el incremento aparentemente inesperado en la afini-
dad electrónica de esos mismos grupos. El efecto
predominante de un ángulo cuántico de espín,
ex- plica la mayor a afinidad electrónica del cloro fren-
te al flúor. Explica el porqué el paladio pertenece
al quinto período de la tabla periódica. Explica el
por- qué el grafito tiende a configurar estructuras
alotró- picas cilíndricas y esféricas. Estos
artículos mani- fiestan que no basta con solamente decir
que un par de electrones están apareados, se hace
necesario es- tablecer el grado relativo del respectivo
apareamien- to que se crea entre ellos y definir la medida y
decir si es un apareamiento basal o es un apareamiento
alotrópico para poder entenderlo. 12 REFERENCIAS DE LA
TEORÍA [1] Número cuántico magnético.
[2] Ángulo cuántico [3] Paul Dirac y Nosotros [4]
Numero cuántico Azimutal monografias [5] Numero
cuántico Azimutal textoscientificos [6] Inflación
Cuántica textos científicos. [7] Números
cuánticos textoscientíficos.com. [8]
Inflación Cuántica Monografías [9] Orbital
Atómico [10] Números Cuánticos. [11]
Átomo de Bohr. [12] Líneas de Balmer. [13]
Constante Rydberg. [14] Dilatación gravitacional del
tiempo. [15] Número Cuántico magnético. [16]
Numero Cuántico Azimutal. Copyright © Derechos
Reservados1. Heber Gabriel Pico Jiménez MD1. Médico
Cirujano 1985 de la Universidad de Cartagena Colombia.
Investigador independiente de problemas biofísicos
médicos propios de la memoria, el apren- dizaje y otros
entre ellos la enfermedad de Alzheimer. Estos trabajos, que lo
más probable es que estén desfasados por la
poderosa magia secreta que tiene la ignorancia y la ingenuidad,
sin embargo, como cualquier representante de la comunidad
académi- ca que soy, también han sido debidamente
presentados en la “Aca- demia Colombiana de Ciencias
Exactas, Físicas y naturales” AC- CEFYN.