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EL ÁTOMO DE BOHR: 100 AÑOS DE UNA TEORÍA REVOLUCIONARIA

Niels Bohr

En  julio de 1913, hace ya exactamente 100 años,  Niels Bohr, discípulo de Rutherford, da un paso gigantesco hacia la comprensión  de la estructura atómica, mediante el anuncio de una teoría conocida como la “Teoría de Bohr sobre el Átomo de Hidrógeno”. Bohr describió el átomo fundamental del hidrógeno como un electrón moviéndose en orbitas circulares alrededor de un protón, representando este último al núcleo del átomo, el que Bohr ubica en su parte central y dando una explicación robusta respecto de la estabilidad de la orbita del electrón y del  átomo en su conjunto. Se trata entonces de la figura de la estructura del átomo más conocida y aún en nuestros días más difundida, estando fuertemente presente en el imaginario colectivo del siglo XX y de lo que va del siglo XXI.

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Bohr estaba convencido  de que las teorías clásicas de la física  eran incapaces de representar  adecuadamente  los movimientos orbitales de los electrones: ¿Por qué los electrones, que se encuentran en movimiento, no pierden energía, lo que provocaría que tales partículas cayeran  entonces en  trayectorias espirales sobre el núcleo?.  Muchos físicos de la época habían dado las explicaciones más fantásticas respecto de esta estabilidad del electrón y la relación de las fuerzas entre los electrones y el núcleo del átomo.

A objeto de dar una respuesta más elaborada a esta problemática, Bohr de una manera magistral, combinó lo que hasta ese momento era conocido respecto  a la noción del  núcleo  atómico de Rutherford con la revolucionaria teoría de los Quanta, o paquetes de energía  de Planck, con la cual este último científico explicaba la naturaleza de la luz. Supuso que todos los electrones giraban en torno a su núcleo en ciertas orbitas fijas llamadas estados estacionarios, en las cuales estas partículas y su movimiento son perfectamente estables, donde cada una de estas orbitas representa un nivel definido pero diferente de energía. Sólo cuando un electrón salta de una orbita externa (un estado de energía superior) a una orbita inferior o interna, debe irradiar energía  en cantidades discretas (quantos) y características de un átomo en particular.

Poniendo en práctica estas ideas revolucionarias, Bohr aplica su teoría física y  matemática  mediante un sencillo modelo del átomo de hidrógeno, donde uno de los  postulados fundamentales  es que la estabilidad de la orbita del electrón se logra, en primer lugar, por el hecho de que la fuerza que impulsa al electrón a salir de su orbita (fuerza centrifuga debida al movimiento) es exactamente igual a la fuerza eléctrica de atracción entre el electrón y el núcleo del átomo, representado por un protón (esto debido a la  naturaleza de las cargas eléctricas de ambas partículas).

Con esta teoría Bohr pudo no solo determinar las energías de los electrones en sus orbitas, sino además explicar ampliamente  las series espectrales visibles del hidrógeno, con una precisión asombrosa.  Además, pudo predecir la emisión de energía de los átomos del hidrógeno hasta ese momento no observadas, tanto en la región ultravioleta como en la región infrarroja del espectro.

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