Teoria De Bohr

APLICACIÓN DE LA TEORIA ATOMICA DE BOHR

La primera idea introducida por Bohr, y que desempeña un papel fundamental en la comprensión de la mecánica cuántica, es el llamado principio de correspondencia. Este principio tiene un contenido muy simple: considérese dos estados estacionarios de un átomo con energías digamos, E1 y E2. Si ocurre una transición atómica entre ellos la radiación emitida tiene una frecuencia v, = h-1 ( E2¾ E1), donde h es la constante de Planck. Si ahora nos desplazamos hacia la región del espectro de energías donde la separación entre dos niveles consecutivos es cada vez menor, la radiación que se emite tiene una frecuencia cuyo valor es cada vez más próximo al que se obtiene de las ecuaciones de la electrodinámica clásica al suponer que la trayectoria de una partícula cargada (el electrón) se curva suavemente hacia el interior de su órbita. Con esta idea, Bohr pudo conciliar los complejos problemas que se originaron por el descubrimiento del cuanto de luz y el del núcleo atómico de Rutherford cuando el cuanto de acción de Planck es muy pequeño comparado con la acción que aparece en el sistema por describirse, hay una reconciliación entre la descripción clásica de la naturaleza, que contiene la regla de que la naturaleza no "pega de brincos", con la forma discontinua en que el campo de radiación y un átomo intercambian energía.

Es sin embargo notable que, a pesar de aceptar y usar la teoría de los cuantos, Bohr no podía reconciliarse con el concepto de cuanto de luz de Einstein. Su argumento, e insistía mucho en él, era que la definición de frecuencia de un cuanto de luz que determina su energía, es per se, un concepto que se origina en la teoría ondulatoria de la luz. Por otra parte, Einstein pensaba que una teoría correcta de la luz; debería combinar en alguna forma, aspectos corpusculares y ondulatorios de manera que la energía luminosa esté concentrada en regiones pequeñas del espacio. De hecho, Einstein siempre se empeñó en experimentos por medio de los cuales pudiese descubrir desviaciones del principio de superposición, hipótesis central sobre la que descansa toda la teoría ondulatoria.

APLICACIÓN DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR-SOMMERFELD

El físico alemán Arnold Sommerfeld, crea en 1916, el modelo atómico que lleva su nombre, para dar algunas mejoras al modelo atómico de Bohr, ayudándose de la relatividad de Albert Einstein, teoría que había conocido al entrar como profesor en la Universidad de Munich, cuando aun la teoría de la relatividad no estaba aceptada. Sommerfeld, es más conocido en el mundo científico por su aportación a la ciencia con la constante de la estructura fina en 1919, que es la constante física fundamental en la interacción electromagnética.

El modelo atómico de Bohr, tenía algunas insuficiencias, ya que aunque funcionaba perfectamente para el átomo de hidrógeno, no funcionaba de igual manera para dar explicación a los espectros realizados para otros átomos de otros elementos, donde se veía claramente que los electrones de un mismo nivel energético poseían diferentes energías. Lo cual hacía evidente, que algo faltaba en ese modelo.

Sommerfeld, llegó a la conclusión, de que este comportamiento de los electrones se podía explicar, diciendo que dentro de un mismo nivel de energía existían distintos subniveles energéticos, lo que hacía que hubiesen diversas variaciones de energía, dentro de un mismo nivel teóricamente, Sommerfeld había encontrado que en algunos átomos, las velocidades que experimentaban los electrones llegaban a ser cercanas a la de la luz, así que se dedicó a estudiar los electrones como relativistas.

Fue en 1916 cuando Sommerfeld perfeccionó el modelo atómico de Bohr, intentando solucionar los dos defectos principales de ese modelo. De este modo, hizo dos básicas modificaciones:

• Los electrones describían órbitas cuasi- elípticas.

• Velocidades relativistas.

Según Bohr, os electrones giraban exclusivamente en modo circular. Una orbita céntrica dio lugar a un nuevo número cuántico, que se denominaría como número cuántico Azimutal, que definiría la forma de los orbitales, y se representaría con la letra l, tomando valores variables desde 0 hasta n-1.

Así, las órbitas con:

• l=0 serían los posteriormente conocidos como orbitales S.

• l=1 se llamaría orbital 2p u orbital principal.

• l=2 se conocería como d, u orbital diffuse.

• L=3 sería el orbital llamado f o fundamental.

Sommerfeld defendió, que el núcleo de los átomos no es permanece quieto, sino que ya sea electrón o núcleo, ambos realizan un movimiento entorno al centro de masas del sistema, que se encontrará cercano al núcleo debido a que posee una masa miles de veces mayor que la masa del electrón. Esto hacía coincidir las frecuencias calculadas con las experimentadas.

Las líneas espectrales se desdoblaban y para explicar este punto, Sommerfeld, usando buenos espectroscopios, supuso que los electrones podían tener orbitas tanto elípticas como circulares. Añade el número cuántico secundario ( l) e indica en la orbita del electrón, el momento angular de éste como, hallando los subniveles de energía para cada nivel cuántico.

El modelo atómico de Sommerfeld, es una adaptación mejorada y generalizada del modelo atómico de Bohr, dándole a éste, un punto de vista relativista, pero aun así, no pudo explicar los modos de emisión que tenían las órbitas elípticas, pudiendo sólo descartar las órbitas circulares.

APLICACIÓN DE LA TEORÍA CUÁNTICA

La mecánica cuántica nos ha permitido explicar en "forma atómica" fenómenos que a primera vista no parecería admitir tal tipo de explicación. Un ejemplo es describir la transmisión del sonido en una red cristalina como el paso de un haz de partículas llamadas fotones. De esta manera

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