100 años del modelo atómico de Bohr

Corre 1913 y un físico Danés de 28 años postula un modelo atómico que revolucionaría la teoría atómica conocida hasta el momento...

100 años han pasado desde que Niehls Bohr publicase sus postulados sobre el modelo atómico basado en las investigaciones del átomo de hidrógeno.

Para los menos versados en Física y Química decir que, un modelo atómico no es más que el diseño estructural de un átomo. No se trata de un simple dibujo, el modelo atómico trata de explicar las propiedades y comportamiento de los átomos.

A lo largo de la historia  y ya desde tiempos de Demócritro (Grecia clásica) existió la teoría atomista, la materia esta formada por pequeñas partículas invisibles e indivisibles. Pero lo que en un principio fue una mera hipótesis filosófica con el tiempo fue cogiendo peso y los diferentes descubrimientos experimentales no hacían sino confirmar y demostrar los razonamientos clásicos.

Hacia el S.XIX John Dalton basándose en sus propias experiencias con la Ley de las proporciones múltiples y también con la conservación de la masa de Lavoisier postula un modelo atómico.

En el, Dalton postula que el átomo es una minúscula partícula indivisible, esférica e inmutable y  que para cada elemento todas las partículas son iguales. De modo, que la combinación de partículas de un elemento con las partículas de otro, en proporciones conocidas, dará como resultado un compuesto.

Ley de las proporciones múltiples

  A finales del 1800, con el descubrimiento del electrón por parte de Thomson se re-formuló el modelo atómico y se introdujeron las cargas.
  Ahora la partícula esférica e indivisibles pasaba a tener carga positiva y en su superficie habían partículas cargadas negativamente de nombre electrones.
  Thomson fue capaz de explicar hechos tan comunes como la electrización por frotamiento y la emisión de luz de los átomos

  Rutherford a principios del 1900 se dedicó a bombardear con electrones láminas de metales. Él esperaba que la mayoría de los rayos pasasen, siguiendo las teorías de Thomson. Cuál fue su sorpresa al comprobar que algunos rayos se desviaban y unos pocos incluso rebotaban!

  Entonces? Qué demonios pasaba ahí dentro?
  Rutherford postuló que debía existir un inmenso vació entre el núcleo y los electrones. De esta manera los rayos pueden pasar sin problemas.
  En el momento que un rayo pasase cerca de la órbita de un electrón se desviaría. Y si por un casual el rayo da de pleno en el electrón, rebotaría.
 

  Así nacía el famoso modelo atómico de Rutherford que todos vemos en la serie, Big Bang Theory.

Modelo atómico de Rutherford

  Y por fin llegamos al modelo del científico que nos atañe. El modelo de Bohr.

  Por desgracia el modelo de Rutherford no era completo ya que no podía explicar un hecho, los espectros. No entendamos por espectros los fantasmas que se lamentan en psicofonias y aterran a familias en películas americanas.

  Un espectro es la radiación (energía) que absorbe o emite una sustancia. Así pues para elementos tales como los de la tabla periódica sería la huella ya que cada elemento tiene un espectro único. 

Los espectros al igual que los de las películas se pueden "retratar" dejando una serie de líneas sobre una pantalla fotográfica.

Ejemplos de espectros

  Estas marcas en el fondo negro corresponderían a saltos que van dando los electrones entre los diferentes niveles. Es decir, imaginemos que tenemos una bola que queremos que suba por un andamio. Al principio, la bola se encuentra a ras de suelo que es el estado fundamental o 0. Si nosotros queremos dejar la bola en el primer nivel del andamio deberemos lanzarla, según Planck, con una fuerza exacta. Si queremos lanzarla al segundo aplicaremos otra fuerza exacta.

  Max Planck decía que la energía tenia valores discretos (cuantificada) y que por tanto es necesaria una energía conocida para que los electrones se exciten y pasen de unos niveles a otros.

  Con todo esto Bohr planteó que el átomo esta compuesto por un núcleo de partículas positivas y neutras y alrededor de él orbitan electrones que, a diferencia de Rutherford, pueden girar en radios determinados. Los electrones están girando y no emiten energía.
  En el caso de que los electrones se exciten y pasen a otros niveles (órbitas) se producirá una emisión que es precisamente lo que se registra en el espectro.

  Bohr postuló estas observaciones en base al átomo de hidrógeno que posee un único electrón orbitando alrededor del núcleo.

  Aunque la contribución de Bohr fue magnífica no supuso un modelo atómico absoluto ya que, por desgracia, no era capaz de explicar los espectros más complejos. Es decir, aquellos que poseían más de un electrón. 

  Fue necesario introducir nuevos datos experimentales, en este caso la mecánica cuántica, para poder dar una mejor aproximación al modelo atómico.

  Hoy en día, seguimos evolucionando en el modelo atómico. Ya sabemos que los átomos SI son divisibles, conocemos partículas sub-atómicas como los quarks, se sigue investigando en partículas que componen el modelo atómico como el famoso Bosón de Higgs que ya expliqué en esta entrada.

  Para finalizar este repaso por la historia de los modelos atómicos me gustaría hacer una pequeña reflexión. Cada uno de los científicos que aquí se han enunciado, aportaron un grano de arena al modelo atómico. Sus postulados no fueron absolutos sino que se basaron en las evidencias experimentales de las que disponían en ese momento.

Mejoras en la investigación que permitieron a otros mejorar y ampliar el modelo. Y así seguimos...

  Es por ello que no podemos temer al concepto "error". Vivimos en una sociedad donde el error esta mal visto. Nos aterra errar cuando, por el contrario, debemos comprender que errar significa que podemos mejora al saber por donde no debemos ir.

  La mejora continua solo nos puede llevar a la excelencia si somos capaces de asumir el error como algo natural y necesario.
 Ya lo dijo Niels Bohr:  "Un experto es una persona que ha cometido todos los errores que se pueden cometer en un determinado campo."