5.6: Modelo atómico de Bohr

Figura\(\PageIndex{1}\) (Crédito: Cortesía del Departamento de Agricultura de Estados Unidos; Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ladder_and_telegraph_pole.jpg(opens en nueva ventana); Licencia: Dominio público)

¿Cómo cambia la energía de este trabajador a medida que sube y baja por la escalera?

Subir una escalera requiere energía. A cada paso, te empujas contra la gravedad y acumulas energía potencial. Volviendo a bajar libera esa energía potencial a medida que desciendes paso a paso. Si no tienes cuidado, puedes liberar esa energía potencial de una vez al caerte de la escalera (nunca fue algo bueno). Además, tomas la subida o descenso en escalones. No hay una posición “intermedia” en la escalera: tu pie golpea un peldaño o golpea un espacio vacío, y estás en problemas hasta que encuentras un peldaño sobre el que pararte.

Modelo atómico de Bohr

Tras los descubrimientos de los espectros de emisión de hidrógeno y el efecto fotoeléctrico, el físico danés Niels Bohr (1885-1962) propuso un nuevo modelo del átomo en 1915. Bohr propuso que los electrones no irradian energía ya que orbitan el núcleo, sino que existen en estados de energía constante a los que llamó estados estacionarios. Esto significa que los electrones orbitan a distancias fijas del núcleo (ver más abajo). El trabajo de Bohr se basó principalmente en los espectros de emisión de hidrógeno. Esto también se conoce como el modelo planetario del átomo. Se explicó el funcionamiento interno del átomo de hidrógeno. Bohr fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1922 por su trabajo.

Figura\(\PageIndex{2}\): Espectros de emisión de hidrógeno del modelo atómico de Bohr. (Crédito: Zachary Wilson; Fuente: Fundación CK-12; Licencia: CC BY-NC 3.0 (opens in new window))

Bohr explicó que los electrones se pueden mover a diferentes órbitas con la adición de energía. Cuando se elimina la energía, los electrones regresan a su estado fundamental, emitiendo una cantidad correspondiente de energía, un cuántico de luz o fotón. Esta fue la base de lo que más tarde se conoció como teoría cuántica. Esta es una teoría basada en el principio de que la materia y la energía tienen las propiedades tanto de partículas como de ondas. Da cuenta de una amplia gama de fenómenos físicos, incluyendo la existencia de paquetes discretos de energía y materia, el principio de incertidumbre y el principio de exclusión.

Según el modelo de Bohr, a menudo referido como un modelo planetario, los electrones circundan el núcleo del átomo en caminos permitidos específicos llamados órbitas. Cuando el electrón está en una de estas órbitas, su energía es fija. El estado fundamental del átomo de hidrógeno, donde su energía es más baja, es cuando el electrón está en la órbita más cercana al núcleo. Las órbitas que están más lejos del núcleo son todas de energía sucesivamente mayor. No se permite que el electrón ocupe ninguno de los espacios entre las órbitas. Una analogía cotidiana con el modelo Bohr son los peldaños de una escalera. A medida que subes o bajas por una escalera, solo puedes ocupar peldaños específicos y no puedes estar en los espacios entre peldaños. Subir la escalera aumenta tu energía potencial, mientras que bajar la escalera disminuye tu energía.

La obra de Bohr tuvo una fuerte influencia en nuestra comprensión moderna del funcionamiento interno del átomo. Sin embargo, su modelo funcionó bien como explicación de las emisiones del átomo de hidrógeno, pero estaba seriamente limitado cuando se aplicaba a otros átomos. Poco después de que Bohr publicara su modelo planetario del átomo, se hicieron varios descubrimientos nuevos, que dieron como resultado, una vez más, una visión revisada del átomo.

Resumen

• El modelo de Bohr postula que los electrones orbitan el núcleo a niveles fijos de energía.
• Las órbitas más alejadas del núcleo existen en niveles de energía más altos.
• Cuando los electrones vuelven a un nivel de energía más bajo, emiten energía en forma de luz.

Revisar

1. ¿Cuándo propuso Bohr su modelo del átomo?
2. ¿Qué es un estado estacionario?
3. ¿Cuál es el estado base?
4. ¿Puede el electrón ocupar algún espacio entre las órbitas?