Modelo Atómico de Bohr: Explicación, Postulados y Limitaciones

Este modelo permite explicar:

1. La inestabilidad del átomo de Rutherford: Si los electrones estuvieran estacionarios, serían atraídos por el núcleo hasta chocar con él. Si los electrones tuvieran un movimiento circular, según la física clásica, el átomo debería irradiar luz hasta que cesara el movimiento electrónico.
2. El espectro de emisión del H y la ecuación empírica de Rydberg.

Bohr consiguió explicar el espectro del átomo de H y para ello propuso que las órbitas en que giraban los electrones estaban cuantizadas, es decir, que los electrones giraban en dichas órbitas sin absorber ni emitir energía. Los postulados son 3:

1. Los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas circulares sin emitir energía.
2. Solo son posibles aquellas órbitas en las que el momento angular es un múltiplo de h/2π, es decir, m*v*r = n*h/2π (donde n es el número cuántico). Haciendo cálculos se llega a que el radio de las órbitas permitidas es igual a r = a*n².
3. La energía liberada cuando un electrón salta de una órbita más externa a otra más interna se emite en forma de fotones. Se cumple la relación de Planck: ΔE = h*f.

Justificación del espectro del átomo de H:

Emisión atómica:

La luz emitida por una muestra de hidrógeno, tras pasar por un prisma, se separa en ciertas longitudes de onda discretas. Cualquier muestra de tamaño razonable contiene un enorme número de átomos. Aunque un único átomo solo puede estar en un estado excitado a la vez, la colección de átomos contiene todos los estados excitados posibles. La luz emitida cuando estos átomos caen a estados de energía inferior es la responsable del espectro.

Absorción atómica:

Cuando se pasa luz blanca a través de hidrógeno no excitado y luego a través de la rendija y de un prisma, la luz transmitida carece de intensidad en las mismas longitudes de onda que emitieron en la emisión atómica. El espectro de absorción registrado también es un espectro de líneas y es el negativo fotográfico del espectro de emisión.

La luz emitida por un átomo de hidrógeno tiene que tener una energía h*f que es exactamente igual a la diferencia de energía entre los dos estados permitidos: hf = R_h(1/n₁² - 1/n₂²) donde R_h es la constante de Rydberg = 2,179e-18 J. El modelo atómico de Bohr también explica los espectros de los átomos hidrogenoides: He⁺ y Li²⁺.

Fallos del modelo de Bohr:

1. Solo es capaz de explicar el espectro del átomo de H, pero no explica los espectros de los elementos con más de 1 electrón.
2. Por otro lado, Bohr mezcla la mecánica clásica con la cuántica.
3. Tampoco explica la aparición de más líneas en el espectro de emisión del átomo de H cuando se aplica un campo magnético.