Fundamentos de la Cuantización: El Modelo Atómico de Bohr y la Espectroscopia

El Modelo Atómico de Bohr y la Cuantización de la Energía

Niels Bohr, partiendo del modelo “planetario” del átomo desarrollado por Ernest Rutherford, añadió un elemento nuevo y revolucionario. Incorporó al átomo el fenómeno observado por Planck y utilizado por Einstein: el intercambio de unidades discretas o “cuantos” de energía. Esto se formalizó mediante las dos hipótesis siguientes:

1. Los electrones pueden girar alrededor del núcleo solo en determinadas órbitas permitidas, correspondientes a ciertas cantidades de energía que son múltiplos enteros del “cuanto” elemental de energía.
2. Cuando un electrón pasa de una órbita de mayor energía a otra de menor energía, emite un “cuanto” de luz o fotón. Por el contrario, un electrón puede pasar de una órbita de menor energía a otra de mayor energía absorbiendo un fotón.

El Triunfo del Modelo: La Espectroscopia

El primer triunfo del modelo atómico de Bohr consistió en la explicación satisfactoria del espectro de la luz del átomo de hidrógeno.

La ciencia de la espectroscopia (el estudio de los espectros) se remonta a los primeros años del siglo XIX, cuando William Wollaston descubrió rayas oscuras en el espectro de la luz del Sol.

¿Qué es un Espectro?

La luz blanca, como Isaac Newton había establecido, está constituida por todos los colores del arco iris; ese conjunto es su espectro. Cada color corresponde a luz de diferente longitud de onda. Mediante un prisma de vidrio, la luz blanca se puede desdoblar en sus componentes, observándose su espectro, donde las ondas de las distintas frecuencias aparecen separadas en una pantalla o sobre una placa fotográfica.

Tipos de Espectros

El espectro de colores de la luz blanca es un caso típico de lo que se denomina espectro continuo, ya que entre cada color y su vecino más próximo no existe una frontera definida, sino que el color se va diluyendo gradualmente.

Cuando en un espectro existen líneas oscuras donde falta algún color, se dice que estamos ante un espectro de absorción.

Investigadores como Robert Bunsen, trabajando en el siglo XIX, llegaron a la conclusión, a través de diversos experimentos, de que cada elemento químico produce su propio conjunto de rayas espectrales.

Al tipo de espectros donde solo existen unas líneas muy brillantes de determinados colores o frecuencias (como, por ejemplo, el sodio), se les denomina espectros de emisión. Estas líneas son características del elemento y actúan como una huella dactilar del mismo.

Cuando la luz blanca pasa a través de un líquido o un gas que contenga ese mismo elemento (o que se encuentre combinado en un compuesto químico), el espectro resultante muestra unas rayas oscuras. Estas rayas oscuras corresponden exactamente a las mismas frecuencias características que mostraban las líneas en el espectro de emisión del elemento.

Aplicación: Con la ayuda de los espectros, es posible estudiar desde la composición química de las estrellas y galaxias hasta la estructura interna de los átomos y las moléculas.