Modelo atómico de Bohr

Bohr

Seguramente has visto alguna vez en el instituto el modelo atómico de Bohr. Se trata de un descubrimiento bastante importante que hizo este científico para la ciencia, en especial el electromagnetismo y la electroquímica. Anteriormente existía el modelo de Rutherford, que fue bastante revolucionario y con un gran éxito, pero había algunos conflictos con otras leyes atómicas como las de Maxwell y las de Newton.

En este artículo vamos a contarte todo lo que debes saber sobre el modelo atómico de Bohr, así como de sus detalles para aclararte cualquier duda del tema.

Problemas que ayudó a resolver

Niveles de energía

Como hemos mencionado al principio del artículo, este modelo atómico ayudó a resolver ciertos conflictos que había con otras leyes atómicas. En el anterior modelo de Rutherford, teníamos que los electrones que se movían con carga eléctrica negativa debían emitir un tipo de radiación electromagnética. Esto se debería cumplir debido a las leyes del electromagnetismo que hay. Esta pérdida de energía hace que los electrones se redujeran a su órbita moviéndose en espiral hacia el centro. Cuando llegaban al centro colapsaban, chocando con el núcleo.

Esto generaba un problema en la teoría dado que no podía colapsar con el núcleo de los átomos, sino que la trayectoria de los electrones debía ser de otra forma. Esto se resolvió con el modelo atómico de Bohr. En él se explica que los electrones orbitan alrededor del núcleo en ciertas órbitas que están permitidas y que tienen una energía específica. La energía es proporcional a la constante de Planck.

A estas órbitas que hemos mencionado donde los electrones se mueven, se le denominaron capas de energía o niveles de energía. Es decir, la energía que poseen los electrones no es la misma siempre, sino que está cuantificada. Los niveles cuánticos son las distintas órbitas en las que se encuentran los átomos. Dependiendo de en qué órbita se encuentre en cada momento, tendrá más energía o menos. Las órbitas más cercanas al núcleo del átomo cuentan con una mayor cantidad de energía. Por otro lado, conforme más se alejen del núcleo menos energía.

Modelo de niveles de energía

Electrones orbitando

Este modelo atómico de Bohr que implicaba que los electrones sólo pudieran ganar o perder energía saltando de una órbita a otra, ayudaba a resolver el colapso que proponía el modelo de Rutherford. Al pasar de un nivel de energía a otro, absorbe o emite radiación electromagnética. Es decir, cuando salta de un nivel de energía más cargado a otro menos cargado, libera la energía sobrante. De forma contraria, cuando pasa de un nivel de energía bajo a otro más alto, absorbe radiación electromagnética.

Al ser este modelo atómico una modificación del modelo de Rutherford, las características que tiene el núcleo central pequeño y con la mayoría de la masa del átomo se mantiene. Aunque las órbitas de los electrones no son planas como la de los planetas, se podría decir que dichos electrones giran alrededor de su núcleo de forma similar a la que lo hacen los planetas alrededor del Sol.

Principios del modelo atómico de Bohr

Modelo atómico de Bohr

Vamos a analizar ahora los principios de este modelo atómico. Se trata como de la explicación detallada de dicho modelo y de su funcionamiento.

  1. Las partículas que tienen carga positiva se encuentran en poca concentración comparado con el volumen total del átomo.
  2. Los electrones con carga eléctrica negativa son los que se encuentran girando alrededor del núcleo en órbitas circulares de energía.
  3. Existen niveles de energía de las órbitas por la que circulan los electrones. También tienen un tamaño establecidos, por lo que no existe un estado intermedio entre órbitas. Tan sólo pasan de un nivel a otro.
  4. La energía que posee cada órbita está relacionada con su tamaño. Conforme más alejada esté la órbita del núcleo del átomo, más cantidad de energía posee.
  5. Los niveles de energía tienen diferentes números de electrones. Mientras menos sea el nivel de energía, menos electrones contendrá. Por ejemplo, si nos encontramos en el nivel uno, habrá hasta dos electrones. En el nivel 2, podrá haber hasta 8 electrones, así sucesivamente.
  6. Cuando los electrones se mueven de una órbita a otra, absorben o liberan energía electromagnética. Si pasa de un nivel más energético a otro menos, libera energía que sobra y viceversa.

Este modelo era revolucionario e intentaba darle una estabilidad a la materia que no tenían los modelos anteriores. Los espectros de emisión y absorción discretos de los gases también se explicaban con este modelo atómico. Fue el primer modelo que introdujo el concepto de la cuantificación o cuantización. Esto hace que el modelo atómico de Bohr sea considerado como un modelo que está a caballo entre la mecánica clásica y la mecánica cuántica. Pese a que tiene también carencias, fue un modelo precursor para la posterior mecánica cuántica de Schrödinger y otros científicos.

Limitaciones y errores del modelo atómico de Bohr

Atomo completo

Como hemos mencionado, este modelo también tiene ciertas carencia y errores. El primero de todos es que no explica ni da razones por las que los electrones tengan que estar limitados únicamente a órbitas específicas. Directamente asume que los electrones tienen un radio y una órbita que se conoce. Sin embargo, esto no es así. Una década más tarde, el principio de incertidumbre de Heisenberg desmintió esto.

A pesar de que este modelo atómico era capaz de modelar el comportamiento de los electrones en átomos de hidrógeno, no era tan exacto cuando se trata de elementos con una mayor cantidad de electrones. Se trata de un modelo que tiene problemas para poder explicar el efecto Zeeman. Este efecto es el que se puede ver cuando las líneas espectrales se dividen en dos o más en presencia de un campo magnético externo y estático.

Otro de los errores y limitaciones que tiene este modelo es que proporciona un valor incorrecto para el momento angular de la órbita del estado fundamental. Todos estos errores y limitaciones mencionadas hacen que el modelo atómico de Bohr fuera reemplazado por la teoría cuántica años más tarde.

Espero que con este artículo puedan saber más sobre el modelo atómico de Bohr y sus aplicaciones en la ciencia.

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