Modelo Atómico de Bohr: Postulados, Números Cuánticos y Comparación con Rutherford y Thomson

Modelo Atómico de Bohr

El modelo atómico de Rutherford resultaba incompleto e inestable. El físico danés Bohr propuso un nuevo modelo atómico basado en cuatro postulados, entre los que se encontraba la estabilidad de las órbitas.

1. El átomo está formado por un núcleo, con carga positiva y que contiene la mayor parte de la masa del átomo, y una corteza en la que se mueven los electrones.
2. Los electrones se mueven en órbitas circulares alrededor del núcleo.
3. Sólo son posibles aquellas órbitas en las que el momento angular del electrón sea múltiplo de la constante Planck. En estas órbitas, el electrón ni emite ni absorbe energía.
4. El paso de una órbita a otra supone la absorción o emisión de radiación. El átomo sólo absorberá o emitirá la radiación justa para pasar de una órbita a otra.

El modelo atómico de Bohr permite explicar el espectro atómico del hidrógeno, pero no era capaz de predecir los espectros atómicos de los restantes elementos de la tabla periódica.

Números Cuánticos

El número cuántico principal (n = 1, 2, 3, 4...), indica el nivel de energía en el que se halla el electrón. Esto determina el tamaño del orbital. Toma valores enteros y se relaciona con la distancia promedio del electrón al núcleo del orbital.

El número cuántico del momento angular o azimutal (l = 0, 1, 2, 3, 4, 5..., n-1), indica la forma de los orbitales y el subnivel de energía en el que se encuentra el electrón.

• l = 0: Subórbita "s" forma circular
• l = 1: Subórbita "p" forma semicircular achatada
• l = 2: Subórbita "d" forma lobular, con anillo nodal
• l = 3: Subórbita "f" lobulares con nodos radiales
• l = 4: Subórbita "g"
• l = 5: Subórbita "h"

El número cuántico magnético (m), indica la orientación espacial del subnivel de energía, (m = -l,...,0,...,l). Para cada valor de l hay 2l+1 valores de m.

El número cuántico de espín (s), indica el sentido de giro del campo magnético que produce el electrón al girar sobre su eje. Toma valores 1/2 y -1/2.

Comparación con Modelos Anteriores

Modelo de Thomson

Thomson, descubridor del electrón, propuso una estructura atómica similar a un pastel con pasas. El átomo era una esfera esponjosa con carga positiva en la que se incrustaban los electrones, tantos como fueran necesarios para compensar su carga y que el átomo resultara eléctricamente neutro.

Modelo de Rutherford

Para poner a prueba el modelo de Thomson, Rutherford realizó una serie de experiencias en las que bombardeaba una lámina muy delgada de oro con partículas α, partículas radiactivas de carga positiva. Si el modelo atómico de Thomson se correspondía con la realidad, las partículas α atravesarían los átomos sin alterar su trayectoria.

Aunque pocas, Rutherford observó que, si bien la mayoría de las partículas α atravesaban la lámina como predecía la teoría, unas pocas prácticamente rebotaban y salían hacia atrás.

Para explicar esta experiencia, Rutherford propuso su modelo atómico, en el que el átomo es prácticamente un espacio vacío en cuyo centro se encuentra un núcleo, que tiene casi toda la masa del átomo y carga positiva. Alrededor del núcleo giran los electrones, de forma que el átomo en conjunto sea neutro.