Modelo atómico de Bohr: Explicación, Características y Más

El modelo atómico de Bohr trata de explicar el modo en que se encuentran dispuestos los elementos dentro de un átomo. Con él, se pudo inferir que el movimiento de los átomos en órbitas circulares y su desplazamiento entre una órbita y otra eran capaces de producir aumentos o pérdidas de energía. Aquí podras conocer mas sobre la teoría atómica de Bohr.

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Modelo atómico Bohr

También recibió el nombre de modelo Rutherford-Bohr. Fue desarrollado en 1913, a partir del modelo de Rutherford, que aunque fue exitoso y revolucionario, presentaba algunos conflictos con las leyes de Maxwell y con las leyes de Newton, porque llegaba a la consideración de que todos los átomos eran inestables.

El modelo atómico de Rutherford se basaba en que los electrones en movimiento que poseían una carga eléctrica de signo negativo deberían propagar radiación electromagnética, según las leyes de Electromagnetismo. Suponiendo que ello fuera así, la pérdida de energía haría que los electrones comprimieran su órbita, desplazándose en espiral hacia el centro del átomo, para luego colapsar en el núcleo.

Nuevas ideas

El modelo atómico de Bohr dio la solución a este problema, aduciendo que los electrones circulan en órbita en torno al núcleo, pero sólo en algunas orbitas permitidas y con una energía determinada que es proporcional a la constante de Planck.

A esas órbitas permitidas se les dio el nombre de capas de energía o niveles de energía. Esto quiere decir, que la capacidad de energía de un electrón en el interior de un átomo no es continua, sino que es cuantificada en un determinado nivel.

Esos niveles se encuentran identificados con un número cuántico n (n = 1, 2, 3, y más) y de acuerdo a Bohr, ese número cuántico podría establecerse utilizando la fórmula de Ryberg, que es una regla creada en el año 1888 por el físico sueco Johannes Ryberg para representar las longitudes de onda de las líneas espectrales de muchos elementos químicos.

Ese patrón de niveles de energía, indicaba que los electrones solo pueden incrementar o decrecer en su energía si logran saltar de una órbita determinada a otra y cuando esto pasa, el electrón irradiaría o absorbería radiación electromagnética en el transcurso.

El modelo atómico de Bohr fue una modificación del modelo de Rutherford. Por esa razón, las particularidades de un núcleo central pequeño y con la mayoría de la masa se persistieron. De la misma manera, los electrones realizaban su movimiento orbital en torno al núcleo, de forma parecida a los planetas en torno al sol, pero sus movimientos orbitales no eran planos.

Principios básicos del modelo atómico de Bohr

Las partículas cargadas con energía eléctrica de signo positivo se encuentran en cantidades muy pequeñas, si las comparamos con el volumen del átomo y engloban la mayor sección de masa del átomo. Mientras que los electrones, que tienen carga eléctrica de signo negativo, de desplazan en torno al núcleo en órbitas circulares, que ya tienen un tamaño y energía predeterminados. En razón de ello, no existen en una posición intermedia entre las órbitas.

La energía de la órbita tiene una relación proporcional a su tamaño. La energía menor se halla en la órbita de perímetro más chico. Cuanto más alejado se encuentre un nivel de energía del núcleo, mayor será la cantidad de energía que posee.

Los niveles de energía poseen distintas cantidades de electrones. Cuanto menor sea el nivel de energía, también será menor la cantidad de electrones que posee. Por ejemplo, en el nivel 1 se encontrarán hasta 2 electrones, en el nivel 2 habrán hasta 8 electrones, y así continuamente. Entonces, la energía se irradia o se absorbe en el momento en que un electrón cambia de una órbita a otra.

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 Consideraciones adicionales del Modelo atómico de Bohr

La razón de ser del modelo atómico de Bohr fue explicar que la materia se mantiene estable, lo que no hacían los modelos atómicos anteriores, así como los espectros de absorción  e irradiación de los gases.

El de Bohr fue el primero en utilizar el concepto de cuantización, lo que lo coloca entre un modelo de mecánica clásica, como las Aportaciones de Blaise Pascal y un modelo de mecánica cuántica. Mejoró el modelo de Rutherford al incorporar descubrimientos de cuantización hechos por Max Planck unos años antes y las teorías de Albert Einstein.

A pesar de sus deficiencias, el modelo atómico de Bohr fue el antecedente al nacimiento de la mecánica cuántica que iniciaron Schrödinger y otros científicos, así como la Teoría Cuántica de Plank.

Limitaciones y Errores en el modelo de Bohr

El modelo no explica la razón por la cual los electrones se circunscriben en forma única a determinadas órbitas.

En el modelo se afirmó que los electrones tenían un radio y una órbita conocidos, lo que el  Principio de Incertidumbre de Werner Heisenberg desmentiría diez años después.

El modelo atómico de Bohr tenía la capacidad de reproducir el comportamiento de los electrones en los átomos de hidrógeno, pero sus patrones no resultaban aplicables a los átomos de otros elementos que tenían mayor número de electrones.

Este modelo atómico presentaba incongruencias cuando se trataba de explicar el efecto Zeeman. Este efecto es el que puede verse cuando las líneas espectrales resultan divididas en dos o más, ante la presencia de un campo magnético externo e inmóvil.

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Igualmente, el modelo atómico de Bohr suministra un valor erróneo para el momento angular orbital de la materia en estado fundamental.

Todas estas razones condujeron a que el modelo atómico de Bohr fuera sustituido años después por la teoría cuántica, producto del trabajo científico de Heisenberg y Schrodinger.

¿Quién fue Niels Bohr?

Niels Bohr fue un físico nacido en la ciudad de Copenhague, Dinamarca, en octubre del año 1885. Su padre era profesor universitario y su madre era hija de una familia pudiente. Tuvo la oportunidad de entrar en la Universidad de Copenhague en el año 1903, con la finalidad de estudiar física, pero también realizó estudios en astronomía y matemáticas. En el año 1911 logró obtener su título de doctor.

También en 1911, gracias a haber ganado una beca de la Fundación Carlsberg, que dedicaba sus recursos a los estudios del átomo, logró viajar a Londres y durante su estadía conoció a relevantes científicos, como JJ Thomson y Ernest Rutherford.

En el año 1912, regresa a Dinamarca, casándose con Margrethe Norlud, de la que tuvo seis hijos, uno de ellos se convirtió en un reconocido físico que ganó el premio nobel en 1975, tal como su padre lo hizo años antes.

Establecido en Dinamarca y debido a la poca popularidad de la física en su país, se vio obligado a impartir clases a alumnos de medicina, hecho que disgustó a Bohr, regresando luego a Manchester, Inglaterra, donde Rutherford le había ofrecido un puesto. Permaneció en Londres hasta 2 años después de iniciada la primera guerra mundial.

Director de Física y Premio Nobel

En el año 1916 fue nombrado director de física teórica de la Universidad de Copenhague, que fue un puesto creado especialmente para él. En 1918 convenció al gobierno  para que se creara el instituto danés de física teórica, hoy conocido como el Instituto Niels Bohr, que comenzó su andadura en 1921, teniéndolo como director principal.

Se le concedió el premio Nobel de Física en el año 1922, por su trabajo en la investigación de los átomos y las radiaciones que emiten. Luego, en 1924, Bohr se reunión con Heisenberg en Dinamarca y con posterioridad tuvo la oportunidad de recibir a científicos como Paul Dirac y Erwin Schrödinger, quienes lograron perfilar el pensamiento y la interpretación de la mecánica cuántica de Copenhague.

Bohr falleció el 18 de noviembre de 1962 en Carlsberg, Dinamarca, pero fue el padre de la Física moderna de su país.

Esperamos que esta lectura sobre el modelo atómico de Bohr haya resultado interesante y le invitamos a conocer más de nuestro contenido científico.


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