Modelo atmico de Bohr
Modelo atmico de Bohr
El modelo atmico de Bohr o de Bohr-Rutherford es un modelo
cuantizado del tomo que Bohr propuso en 1913 para explicar cmo los
electrones pueden tener rbitas estables alrededor del ncleo. Este
modelo planetario es un modelo funcional que no representa el tomo
(objeto fsico) en s sino que explica su funcionamiento por medio de
ecuaciones.
Niels Bohr se bas en el tomo de hidrgeno para realizar el modelo
que lleva su nombre. Bohr intentaba realizar un modelo atmico capaz
de explicar la estabilidad de la materia y los espectros de emisin
y absorcin discretos que se observan en los gases. Describi el tomo
de hidrgeno con un protn en el ncleo, y girando a su alrededor un
electrn. El modelo atmico de Bohr parta conceptualmente del modelo
atmico de Rutherford y de las incipientes ideas sobre cuantizacin
que haban surgido unos aos antes con las investigaciones de Max
Planck y Albert Einstein. Debido a su simplicidad el modelo de Bohr
es todava utilizado frecuentemente como una simplificacin de la
estructura de la materia.
En este modelo los electrones giran en rbitas circulares
alrededor del ncleo, ocupando la rbita de menor energa posible, o
la rbita ms cercana posible al ncleo. El electromagnetismo clsico
predeca que una partcula cargada movindose de forma circular
emitira energa por lo que los electrones deberan colapsar sobre el
ncleo en breves instantes de tiempo. Para superar este problema
Bohr supuso que los electrones solamente se podan mover en rbitas
especficas, cada una de las cuales caracterizada por su nivel
energtico. Cada rbita puede entonces identificarse mediante un
nmero entero n que toma valores desde 1 en adelante. Este nmero "n"
recibe el nombre de Nmero Cuntico Principal.
Bohr supuso adems que el momento angular de cada electrn estaba
cuantizado y slo poda variar en fracciones enteras de la constante
de Planck. De acuerdo al nmero cuntico principal calcul las
distancias a las cuales se hallaba del ncleo cada una de las rbitas
permitidas en el tomo de hidrgeno.
Estos niveles en un principio estaban clasificados por letras
que empezaban en la "K" y terminaban en la "Q". Posteriormente los
niveles electrnicos se ordenaron por nmeros. Cada rbita tiene
electrones con distintos niveles de energa obtenida que despus se
tiene que liberar y por esa razn el electrn va saltando de una
rbita a otra hasta llegar a una que tenga el espacio y nivel
adecuado, dependiendo de la energa que posea, para liberarse sin
problema y de nuevo volver a su rbita de origen.
Sin embargo no explicaba el espectro de estructura fina que
podra ser explicado algunos aos ms tarde gracias al modelo atmico
de Sommerfeld. Histricamente el desarrollo del modelo atmico de
Bohr junto con la dualidad onda-corpsculo permitira a Erwin
Schrdinger descubrir la ecuacin fundamental de la mecnica
cuntica.
Postulados de Bohr
En 1913 Niels Bohr, desarroll su clebre modelo atmico de acuerdo
a cuatro postulados fundamentales:
1. Los electrones orbitan el tomo en niveles discretos y
cuantizados de energa, es decir, no todas las rbitas estn
permitidas, tan slo un nmero finito de stas.
2. Los electrones pueden saltar de un nivel electrnico a otro
sin pasar por estados intermedios.
3. El salto de un electrn de un nivel cuntico a otro implica la
emisin o absorcin de un nico cuanto de luz (fotn) cuya energa
corresponde a la diferencia de energa entre ambas rbitas.
4. Las rbitas permitidas tienen valores discretos o cuantizados
del momento angular orbital L de acuerdo con la siguiente
ecuacin:
Donde n = 1,2,3, es el nmero cuntico angular o nmero cuntico
principal.
La cuarta hiptesis asume que el valor mnimo de n es 1. Este
valor corresponde a un mnimo radio de la rbita del electrn de
0.0529 nm. A esta distancia se le denomina radio de Bohr. Un
electrn en este nivel fundamental no puede descender a niveles
inferiores emitiendo energa.
Se puede demostrar que este conjunto de hiptesis corresponde a
la hiptesis de que los electrones estables orbitando un tomo estn
descritos por funciones de onda estacionarias. Un modelo atmico es
una representacin que describe las partes que tiene un tomo y como
estn dispuestas para formar un todo.
Basndose en la constante de Planck consigui cuantizar las rbitas
observando las lneas del espectro.
