Capítulo 1: Operadores em Química Quântica
1.1 Introdução
A Mecânica Quântica foi construída na década de 20 para lidar com o átomo, os
físicos consideravam-na como um instrumento provisório destinado ao fracasso fora dos
domínios do átomo, entretanto a mecânica quântica prosperou e ultrapassou os mais
fantásticos sonhos de seus inventores. Atualmente, devido a aceitação dos Postulados
Quânticos e suas extensivas aplicações em Centros Científicos, vem proporcionando maior
divulgação de experimento clássicos da Mecânica Quântica, bem como seus inventores. A
internet, onde é um meio de informação de mais alto padrão, nos favorece diversas fontes
de trabalhos diretos ou correlacionados à Mecânica Quântica, sendo estes: revistas,
fascículos e até mesmo jornais científicos.
1.2 Conceitos Preliminares
Para explicar a mecânica dos átomos e dos sistemas nucleares, foram desenvolvidas,
a partir de 1900, diversas teorias. Estas teorias foram se enquadrando a uma denominação
comum: “Mecânica Quântica”(MQ).
Assim, MQ é um conjunto de teoria dos sistemas atômicos e nucleares. Este conjunto
não é unitário, mas sim uma sucessão de diversas teorias, umas complementares das outras.
Estas teorias surgiram e desenvolveram-se da Física Clássica, particularmente da mecânica
newtoniana e da teoria eletromagnética de Maxwell. Demonstrando-se que os conceitos
clássico e eletromagnético eram suficientes para explicação do mundo macroscópico, mas,
incapazes para uma explicação adequada e coerente do mundo microscópico, i.e., atômico-
nuclear e também molecular, nasceram à chamada “Antiga teoria dos quanta” ou Mecânica
Quântica Antiga. Esta mecânica compreende as teorias de Planck (1900), Einstein (1905),
Bohr (1913) e De Broglie (1924).
A antiga MQ embora explicasse muitos fenômenos até então incompreendidos,
falhava em sua base lógica para outros fenômenos. E assim Heisenberg (1925),
desenvolveu a “Mecânica das Matrizes”, que não implica em nenhum modelo atômico, pois
é um edifício puramente matemático. Quase simultaneamente, Schröndiger (1926)
baseando-se nas idéias de De Broglie, desenvolveu a “Mecânica ondulatória”. Esta
mecânica tem um aspecto mais físico, embora algo impreciso. Esta imprecisão foi
desaparecendo com a aplicação das teorias de Pauli (1924) e Dirac (1926). As teorias de
Heisenberg até Dirac, são conhecidas como “Mecânica Quântica Moderna”.
Esquematicamente, temos:
MQ
MQA
MQM
teoria dos quantas de Planck
teoria atômica de Bohr
dualismo de De Broglie
mecânica das matrizes de Hiesenberg
mecânica ondulatória de Schöndiger
teoria do Spin de Pauli
teoria da energia positiva e negativa de
Dirac