Descubre la teoría de Bohr: explicación completa del modelo atómico
Existen diversas representaciones de los átomos de los elementos, como por ejemplo, usar esferas que simbolicen los neutrones y protones en el núcleo, rodeados por un círculo con los electrones. O también podrías imaginar un simple círculo con un anillo alrededor. Estas imágenes ilustran cómo, a lo largo del tiempo, han surgido varios modelos atómicos gracias a los descubrimientos químicos realizados por distintos científicos. En esta lectura, analizaremos el modelo propuesto por Bohr.
Último Examen de la Teoría Atómica de Bohr
El concepto del modelo de Bohr para la explicación de la estructura atómica
El famoso modelo atómico de Bohr, también conocido como el modelo Rutherford-Bohr por su colaboración con Ernest Rutherford, fue creado por el físico danés Niels Bohr (1885-1962) en 1913.
A pesar de su éxito inicial, el modelo de Rutherford planteaba problemas con las leyes de Maxwell y Newton, lo que implicaba que todos los átomos fueran inestables. Según las leyes de electromagnetismo, los electrones en movimiento con carga negativa deberían emitir radiación, perdiendo así energía y colapsando hacia el núcleo en una espiral en lugar de orbitar a su alrededor.
Sin embargo, Bohr resolvió esta problemática al afirmar que los electrones sí órbitan alrededor del núcleo, pero en ciertos niveles de energía definidos, en lugar de en órbitas continuas. Estos niveles, también conocidos como capas energéticas, están determinados por la constante de Planck y son etiquetados con el número cuántico n (n = 1, 2, 3, etc.). Estas ideas se basaron en la fórmula de Ryberg, desarrollada en 1888 por el físico sueco Johannes Ryberg para explicar los espectros de radiación en átomos.
Quién fue Niels Bohr
El gran Niels Bohr era un reconocido físico danés, nacido el 7 de octubre de 1885 en la hermosa ciudad de Copenhague, en Dinamarca. Su padre era profesor en la Universidad y su madre pertenecía a una familia acomodada. Desde joven su interés por la física lo llevó a cursar sus estudios básicos en su país natal y luego, en 1903, ingresó a la prestigiosa Universidad de Copenhague para estudiar dicha carrera, aunque también incursionó en el estudio de astronomía y matemáticas.
En el año 1911, obtuvo su título de doctorado y, gracias a una beca de la Fundación Carlsberg, viajó a Londres, donde tenía lugar la mayor parte de la investigación sobre el átomo. Allí tuvo la oportunidad de conocer a importantes figuras en el tema, como JJ Thomson y Ernest Rutherford, quienes influyeron en su carrera y gran capacidad como científico.
De regreso a Dinamarca en 1912, contrajo matrimonio con Margrethe Norlud, con quien tuvo seis hijos. Uno de ellos, al igual que su padre, se convirtió en un reconocido físico y ganó el premio Nobel en 1975. Al no tener un gran apoyo para su trabajo en su país natal, Bohr se vio obligado a dar clases a estudiantes de medicina, lo cual no le agradaba del todo. Por ello, decidió regresar a Manchester, donde Rutherford le había ofrecido un puesto en su instituto de investigación.
La evolución de las teorías atómicas antes del modelo de Bohr
En 1897, Joseph John Thomson presentó su primera idea de cómo podría ser la estructura de un átomo. Su modelo, muy sencillo, imaginaba una nube con carga positiva y electrones flotando en ella. Esta representación se conoce como modelo de pastel de pasas y es la siguiente:
Unos años más tarde, en 1911, Ernest Rutherford llevó a cabo un experimento para comprobar la validez del modelo de Thomson. Sin embargo, sus resultados demostraron que había un fallo en el modelo anterior. De esta forma, Rutherford propuso un nuevo modelo que consistía en la presencia de un núcleo en el átomo con carga positiva y electrones con carga negativa orbitando a su alrededor. A este modelo se le conoce como modelo planetario, y su representación es la siguiente:
Restricciones del concepto nuclear de Bohr
El modelo atómico propuesto por Bohr fue un hito en el campo de la química, ya que permitió un mayor entendimiento acerca de la estructura del átomo. No obstante, este modelo presentaba ciertas imperfecciones.
La teoría de Bohr sobre la estructura del átomo una explicación del mundo subatómico
Niels Bohr fue un reconocido físico danés que revolucionó el campo de la física en 1913 al presentar un nuevo modelo para explicar la estructura y comportamiento de los átomos. Su importante aporte al conocimiento le valió el Premio Nobel de Física en 1922.
Este modelo propuesto por Bohr resultó eficaz para comprender la naturaleza de ciertos tipos de átomos, como el hidrógeno, aunque no para otros más complejos. De todos modos, su teoría sentó las bases para el desarrollo de nuevas teorías y dio origen al modelo atómico moderno.
En la antigüedad, en cambio, se creía que la materia estaba compuesta por elementos indivisibles, es decir, que no podían ser divididos en partes más pequeñas, como el agua o el aire.
Fundamentos esenciales del modelo atómico propuesto por Bohr
La estabilidad de la materia fue un concepto que no se tenía en cuenta en los modelos anteriores, pero sí desempeñó un papel importante en el modelo de Bohr. Este último, además de explicar este fenómeno, fue el primero en introducir el concepto de cuantización, posicionándose así entre la mecánica clásica y la mecánica cuántica. Siguiendo los avances de Max Planck y las ideas de Albert Einstein, Bohr mejoró el modelo creado por Rutherford. A pesar de sus limitaciones, fue un precursor fundamental para el desarrollo de la mecánica cuántica por parte de Schrödinger y otros científicos.
Artículos recomendados
Las bibliotecas de LibreTexts son posibles gracias a la colaboración de diversas entidades. Impulsadas por MindTouch®, cuentan con el respaldo del Proyecto Piloto de Libros Abiertos del Departamento de Educación, la Oficina del Rector de la Universidad de California Davis, la Biblioteca de la Universidad de California Davis, el Programa de Soluciones de Aprendizaje Económicas de la Universidad del Estado de California y Merlot. Asimismo, queremos reconocer el previo apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias a través de las subvenciones 1246120, 1525057 y 1413739.
A menos que se especificase lo contrario, todo el contenido de LibreTexts está bajo la licencia de CC BY-NC-SA 3.0. Este enfoque legal nos permite promover aún más la distribución de conocimiento. ¿Tienes preguntas o comentarios? No dudes en contactarnos para obtener más información.
Propiedades del enfoque atómico de Bohr
El modelo atómico propuesto por Bohr se fundamenta en la presencia de diferentes niveles de energía (llamados orbitales o capas) en el átomo, en los cuales los electrones pueden desplazarse sin perder energía. Al migrar de una órbita a otra, solamente pueden absorber o emitir energía correspondiente a la diferencia de energía entre las órbitas.Si se compara este modelo con el anterior, se puede apreciar cómo los electrones se encuentran en niveles de energía concretos y giran alrededor del núcleo, en oposición a estar en un único nivel y desplazarse en diferentes direcciones.
Niveles de energía
El número atómico del litio (Li) es 3 (Z=3). Al ser un elemento neutro, su cantidad de electrones es de 3. Según el diagrama de Moeller, su configuración electrónica se presenta así:
El número atómico del fósforo (P) es 15 (Z=15), lo que significa que posee un total de 15 electrones. Basándonos en el diagrama de Moeller, su configuración electrónica es la siguiente:
Por su parte, el número atómico del oxígeno (O) es 8. Atendiendo a su carga triple, su fórmula revela que tiene dos electrones extra, haciendo que su cantidad total de electrones sea de 10. Así, su configuración electrónica es la siguiente:
Cálculo de la energía de salto en el modelo atómico de Bohr
Utilizando la fórmula de Bohr, es posible estimar la energía (en J) y la longitud de onda (en m) de la línea del espectro del hidrógeno que representa el movimiento de un electrón al pasar de la óritba n=4 a la órbita n=6.
Este cambio energético se produce debido a la absorción de un fotón, lo que implica un aumento en la energía del sistema. La longitud de onda del fotón puede ser determinada mediante la siguiente expresión:
λ = (hc) / ΔE
Donde λ es la longitud de onda, h es la constante de Planck y c es la velocidad de la luz.
Elementos Esenciales del Modelo Atómico de Bohr
El modelo atómico de Bohr se basa en la existencia de ciertos niveles de energía (orbitales/capas) que permiten a los electrones moverse sin perder energía en el átomo. Al transitar de una órbita a otra, los electrones pueden absorber o emitir energía correspondiente a la diferencia entre las órbitas.Este modelo, considerado un gran avance en la química y la base del modelo atómico actual, el mecánico cuántico, fue desarrollado por el científico danés Niels Bohr.
Bohr llevó a cabo varios experimentos paracrear su modelo atómico. A través de la observación del comportamiento de los gases, trató de descubrir las características de sus átomos. Además, destacó que había una absorción y emisión de energía por parte de los electrones en este proceso.
