Modelo de Bohr

Desde principios del siglo pasado, comenzaron a surgir diferentes propuestas de modelos atómicos por parte de diversos físicos. Los modelos más importantes son el de Thomson, el de Rutherford, y el de Bohr. Algo importante que se debe de tener en cuenta antes de poder comenzar a hablar sobre el modelo atómico de Bohr, es el contexto en el que este fue diseñado. Ernest Rutherford, maestro de Bohr, había diseñado en el año 1911 su propia propuesta de modelo atómico en la que suponía que el átomo estaba compuesto por protones y electrones, siendo los primeros los que conformarían el núcleo, y los electrones los encargados de girar alrededor de este. Sin embargo, este diseño presentaba varias limitaciones entre las cuales destaca el hecho de que Rutherford decía que los electrones emitían radiación electromagnética, lo que implica que la perdida de energía provocaría que los electrones comenzaran a girar a reducir sus orbitas hasta colapsar con el núcleo del átomo. Tan solo dos años después, en 1913, su alumno, Niels Bohr, un físico danés; propuso su propia propuesta de modelo atómico, tomando como una importante referencia el modelo de Rutherford. La principal diferencia que presentaba el modelo de Bohr respecto al de Rutherford fue que Bohr proponía la existencia de diferentes niveles de energía, u orbitales, en los cuales los electrones podrían circular, y a la vez girar alrededor del núcleo. De manera resumida, el modelo de Bohr presentaba como características el que los protones eran de un tamaño muy pequeño en comparación con el de los orbitales; los electrones girar alrededor del núcleo en orbitas de un tamaño y energía especifica; mientras mas lejos se encuentre nivel de energía del núcleo, su energía será mayor, pero mientras mas cerca este, menor será su energía; los niveles de energía poseen una cantidad diferente de electrones entre sí; y la energía se puede absorber si un electrón salta de una órbita más cercana del núcleo a otra mas alejada del mismo, y ocurre una emisión de energía mediante fotones para el caso contrario. De igual manera, Bohr propuso 3 postulados con su modelo atómico. El primer postulado explica que los electrones que se mueven alrededor del núcleo describiendo orbitas circulares lo hacían sin emitir energía, lo que resultaba en una propuesta que iba en contra de varios conceptos que se creían en esas épocas, ya que tomando como referencia la electrodinámica básica, una carga con movimiento acelerado debería de emitir energía mediante radiación. El segundo postulado indica que solo son posibles las orbitas en las que el momento angular es algún múltiplo de h/2π, siendo h en este caso la constante de Planck. Es aquí cuando se concibe el primer número cuántico, el n. El número cuántico n indica el nivel de energía en el que se encuentra o se puede encontrar un electrón en un átomo. El numero n también es de utilidad para calcular otros aspectos del átomo como por ejemplo, el radio de sus orbitas. Por último, el tercer postulado de su modelo establece que cuando un electrón pasaba de circular de una órbita a hacerlo en otra, en ese salto, se puede provocar una liberación de energía en forma de fotones o una absorción de energía dependiendo si se desplaza a un orbital más lejano del núcleo o a uno más cercano como se había mencionado anteriormente. Para aclarar, un fotón es una partícula elemental que es la responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético. La energía del fotón puede ser calculada mediante el uso de la ley de Planck. El modelo de Bohr también resaltaba porque era el primero que trato de explicar la estabilidad de la materia, así como los espectros de emisión y absorción discretos de los gases. Igualmente, este modelo fue el primero que introdujo el concepto de cuantización (que es un procedimiento matemático utilizado para construir un sistema físico a partir de una descripción clásica), teniendo así un modelo que se encuentra entre la mecánica clásica y la mecánica cuántica. Sin embargo, al igual que el modelo propuesto por su maestro, el modelo de Bohr poseía limitaciones importantes entre las que destacan que se obtienen predicciones espectrales poco realistas cuando se hace uso del modelo de Bohr en átomos de un gran números atómico, al igual que el hecho de no poder ser capaz de predecir las intensidades relativas de las líneas espectrales, y no poder ser capaz de explicar el efecto Zeeman, que explica la división de una línea espectral en múltiples componentes cuando este se encuentra en presencia de un campo magnético. Cabe destacar que la propuesta de modelo atómico de Bohr fue ideada tomando como punto de referencia el átomo de Hidrogeno, que, a pesar de ser aparentemente funcional con este mismo, no era del todo preciso con otros elementos que no fueran hidrogeno, lo que representaba una limitante importante para este modelo, pero que seria arreglado mas adelante en futuros modelos desembocando en los números cuánticos. Este modelo fue importante ya que, gracias a las propias limitaciones de este mismo modelo, fue el punto de inicio para el inicio del desarrollo de lo que sería la mecánica cuántica, que, entre otras cosas, explica la estructura del átomo. Sin embargo, las ecuaciones que se obtuvieron gracias a la mecánica cuántica impiden el poder ser capaces de ver un modelo de átomo, por esta misma razón, e modelo de Bohr se sigue utilizado hasta los días de hoy como un apoyo para comprender la teoría atómica. Como se mencionó anteriormente, gracias al modelo de Bohr y sus limitaciones, posteriormente se desarrollaron nuevos modelos atómicos que agregaron otros tres números cuánticos, al número n que indicaba el nivel de energía, que Bohr había propuesto. Después del modelo de Bohr, se descubrió que existen diversas formas de orbitales, por lo que se construyo el concepto del número cuántico l, que indica la forma que posee el orbital, y cuya variedad de orbitales depende de n-1. Tiempo después se propuso el número cuántico ml, que representa la orientación en la que se encuentra el orbital, que puede ir desde -l hasta +l. Y por ultimo se propuso el numero cuántico ms, o también conocido como espín, que es el encargado de indicar el sentido de giro del orbital, y solamente puede tener dos valores que son +1/2 o -1/2. Sin duda alguna, el modelo atómico de Niels Bohr fue una parte muy importante en el proceso de entendimiento del átomo hace algunas décadas, gracias a los conceptos que introdujo se puede decir que se revoluciono en cierta parte la percepción que se tenía del átomo en aquellas épocas, e incluso los errores y limitaciones que poseía el mismo modelo fue fundamental para desembocar en un entendimiento mejor y más completo de la estructura de un átomo gracias al desarrollo de los números cuánticos, que toman como se mencionó con anterioridad, como punto de partida corregir aquellas limitaciones presentes en el modelo de Bohr. Los aportes de Niels Bohr al entendimiento del átomo, así como también a la mecánica cuántica le consiguieron un premio Nobel de física en el año de 1922.

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