Modelo bohr

El modelo de Bohr
Publicado el 7 de Diciembre de 2006 en Historias de la ciencia por omalaled
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La física clásica no funciona. Por no funcionar ni siquiera explica la estabilidad de la materia. Hubo que introducir mucha imaginación y mezclar unas cuantas alocadas ideas para que todo empezara acuadrar maravillosamente bien. El primer paso importante lo dio Niels Bohr con su modelo atómico y de ello os hablaré en nuestra historia de hoy.
Partimos del descubrimiento del electrón por parte de J.J. Thomson y del núcleo atómico por parte de Lord Rutherford. Es sabido que cargas opuestas se atraen, que el electrón tiene una carga negativa y el protón una positiva. ¿Por qué no se precipitaentonces el electrón contra el protón en el átomo? Bien, había que hacer un modelo para explicar su funcionamiento.
Rutherford sugirió el modelo planetario. Propuso que los átomos eran como pequeños sistemas solares donde el núcleo ocupaba el puesto que le correspondería al Sol y los electrones orbitaban como si fueran planetas.

Este modelo está muy bien porque explicaría, a priori, que elelectrón no tiene por qué precipitarse contra el núcleo. Sin embargo, había una cosa que no cuadraba. Estaba comprobadísimo que una carga acelerada emite energía. Eso es lo que ocurre en las antenas emisoras: las cargas se aceleran a lo largo de ella arriba y abajo emitiendo señales (energía). Como en el modelo planetario el electrón se movía en órbitas circulares (o elípticas) y el movimiento circular esacelerado, el electrón tendría que ir emitiendo radiación, perdiendo energía y disminuyendo el radio de su órbita hasta chocar finalmente con el núcleo. Y esto debía suceder en un tiempo ínfimo. Así que el modelo planetario junto a las leyes de Maxwell predice que el Universo colapsaría en casi un instante. Descartemos el modelo, aunque sea, por nuestra propia existencia.
Pero había más cosasque fallaban. Si hiciéramos colisionar un planeta con otro similar, el sistema quedaría bastante maltrecho y no sería el mismo que antes de la colisión. Si los átomos fueran realmente sistemas planetarios serían igual de perturbables frente a las colisiones y otros factores externos. Sabemos que los átomos bombardeados o calentados (hasta cierto punto), no sufren ninguna modificación. Por ejemplo,sabemos que en un gas los átomos que lo componen están sufriendo colisiones a razón de varios millones de veces por segundo y no por ello dejan de ser idénticos. Si realmente los electrones girasen en órbitas planetarias, sus electrones podrían tener distancias arbitrarias respecto el núcleo (en función de su velocidad orbital), con lo que dos átomos en teoría iguales con electrones girando endiferentes órbitas serían diferentes entre sí y tendrían comportamientos químicos diferentes.
Y otro fallo importante de este modelo es que no explicaba los espectros que eran bien conocidos por aquella época. La luz o energía emitida por un átomo lo hace en unas longitudes de onda muy peculiares y hacen las veces de huella digital del elemento. Eran muy conocidas las líneas del espectro delhidrógeno (la de bajo en la imagen siguiente).

Esas huellas que veis son del espectro visible y están situadas a 410 nm, 434 nm, 486 nm y 656 nm. El primero que estudió esas líneas del hidrógeno fue Johann Jakob Balmer (por cierto, un cráter en la Luna lleva su nombre). Después de mirar y remirar a base de prueba y error dio con una fórmula que las predecía de forma asombrosamente exacta:

Esa R erala constante de Rydberg. Cuando los físicos empezaron a observar partes no visibles del espectro se dieron cuenta que la fórmula que había dado Balmer para el visible se parecía mucho a las deducidas en este lado no visible. Se trataba de las fórmulas de Lyman y Paschen:

Pues bien, el modelo planetario de Rutherford tampoco decía nada de estos espectros. Aquí entra en escena un joven que...