Teoría Atómica: Modelo Atómico de Bohr

El modelo atómico del científico Niels Bohr, que influenció la física contemporánea

Dos fueron las emblemáticas contribuciones que realizó a la teoría atómica, el danés Niels Henrik David Bohr, por sus investigaciones teóricas y prácticas sobre los conceptos cuánticos a nivel atómico y su modelo atómico. Este científico nacido en el año 1885, en Copenhague, Dinamarca, trascendió el campo de la física contemporánea, consagrándose como uno de los precursores de la bomba atómica.

Postulados de Bohr

El físico Niels Bohr explicó su modelo atómico, a partir de cuatro postulados principales:

1. El número de electrones en cada órbita aumenta desde adentro hacia afuera. Los electrones orbitan alrededor del núcleo del átomo sin emitir energía. Sólo algunas órbitas son admitidas.
2. Los electrones pueden saltar de una órbita a otra, de forma espontánea, sin pasar por estados intermedios, por esta razón se afirma, que sólo pueden dan saltos cuánticos. Si el electrón salta desde una órbita interna hacia una externa, existe absorción de energía. Si salta desde una órbita externa hasta una interna, hay emisión de energía.
3. El paso de un electrón de un nivel cuántico a otro, implica la emisión o absorción de energía electromagnética transformada en fotones de luz. La energía que se libera o absorbe, es representada por medio de la fórmula E2-E1=h*v.
4. Las órbitas aprobadas tienen valores moderados o cuantizados del tiempo angular orbital, siendo 1 el valor mínimo de n, correspondiente a un radio mínimo de 0,0529 nm.

El modelo atómico propuesto por el físico danés

El propósito de su modelo atómico, propuesto en 1913, consistió en explicar la estructura del átomo y su comportamiento. Así como, la estabilidad de la materia, a partir del análisis del átomo de hidrógeno, compuesto por un protón en el núcleo y un electrón orbitando a su alrededor. Niels Bohr fundamentó su teoría atómica, en las investigaciones realizadas sobre el modelo atómico planetario, presentado por el físico británico Ernest Rutherford, y la teoría cuántica formulada por los físicos alemanes Max Planck y Albert Einstein.

Introdujo la teoría de las órbitas cuantificadas, a través de la cual explicó que el átomo consistía en un núcleo cargado positivamente. Tiene órbitas inalterables que rodean al núcleo, y poseen espectros de emisión. Consideraba que la estructura del átomo se asemejaba a un pequeño sistema solar.

Estableció que únicamente cuando un electrón del átomo brinca de un nivel cuántico a otro, moviéndose en órbitas determinadas, caracterizadas por su nivel de energía, sin pasar por estados intermedios, el átomo manifiesta radiación electromagnética. Cada órbita se relaciona con un nivel energético, y es identificada por medio de un número entero, representado por la letra “n”, denominado Número Cuántico Principal. Conforme a éste, podía establecer la distancia desde donde se encontraban del núcleo, las órbitas que se encontraban en el átomo de hidrógeno.

De acuerdo al número cuántico principal calculó las distancias a las cuales se hallaba del núcleo cada una de las órbitas admitidas en el átomo de hidrógeno. El desarrollo de la ecuación elemental de la mecánica cuántica, llevado a cabo por el físico austríaco Erwin Rudolf Josef Schrodinger, fue posible gracias al modelo atómico de Bohr, conjuntamente con la dualidad onda-corpúsculo.

Su “investigación acerca de la estructura de los átomos y la radiación que emana de ellos’, le valió el Premio Nobel de Física, en el año 1922. Este estudio sirvió de fundamento a muchos trabajos donde se determinó que la luz tenía una duplicidad onda-partícula, revelando condiciones que se excluían recíprocamente.

Otros aportes

Aparte del modelo atómico que Niels Bohr expuso en 1913, considerado una de las contribuciones más emblemáticas hechas al ámbito de la física y las ciencias en general, destacan otros aportes significativos que Bohr realizó junto a algunos célebres científicos de la época.

Entre estos se encuentra, un legado de obras insignes como el Teorema Bohr-van Leeuwen de 1911, la Teoría de los espectros y constitución atómica de 1922, la Estructura de la tabla periódica de 1922, el principio de la correspondencia de 1923, la Interpretación de Copenhague de 1927, el principio de la complementariedad de 1928. De igual forma, en 1936 se abrió paso a su investigación sobre Reacciones nucleares, en 1938 El mecanismo de la fisión nuclear, en 1958 Física atómica y conocimiento humano, entre otras.

Gracias a su trabajo sobre el principio de la complementariedad de 1928, contribuyó en la constitución de la Escuela de Copenhague de la mecánica cuántica. En 1933, Bohr presentó su trabajo sobre la gota líquida, a través de cual explicó el motivo de las desintegraciones nucleares.

Debido a la invasión nazi de 1940, Bohr se vio obligado a emigrar. Vivió en los Estados Unidos bajo el pseudónimo de Nicholas Baker. Colaboró enérgicamente en la fabricación de la primera bomba atómica, en el marco del llamado Proyecto Manhattan, que tuvo lugar en un laboratorio ubicado en Los Álamos, Nuevo México, EEUU.

Luego de la guerra, Bohr retornó a su país de origen, donde favoreció con sus investigaciones, la instauración de instalaciones nucleares y de desarrollo científico, convirtiéndose en el científico más distinguido. Fue miembro de la Academia de Ciencias de la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas.

No obstante, fue un férreo defensor del desarme nuclear. Fue orador en las lecciones o conferencias Gifford de 1948 – 1950, donde se abarcó el tema “Casuality and Complementarity”. Asimismo, fomentó la organización de conferencias y talleres, cuya temática se relacionaba con el uso de la energía atómica. En el año 1951, hizo del conocimiento público un manifiesto suscrito por los científicos más influyentes de la época, el cual ratificaba el deber de los estados, de garantizar el uso pacífico de la energía atómica.

En el año 1952, Bohr cooperó en la fundación del Centro Europeo para la Investigación Nuclear CERN, en Ginebra, Suiza. En 1955, instauró la Primera Conferencia Átomos para la Paz, llevada a cabo en Ginebra. En 1957, fue reconocido con el premio del mismo nombre, organizado por la Fundación Ford, por coadyuvar en el desarrollo de estudios científicos, en pro del progreso del planeta. 

Niels Bohr falleció a la edad de setenta y siete años, en Copenhague, Dinamarca, en el año 1962.