Teoría de Bohr del átomo de hidrógeno

En 1913, Niels Bohr propuso un modelo revolucionario para entender la estructura del átomo, especialmente el átomo de hidrógeno, que hasta ese momento no podía explicarse bien con los modelos anteriores. Bohr combinó ideas de la física clásica y la recién nacida teoría cuántica para plantear que los electrones orbitan alrededor del núcleo en órbitas fijas llamadas niveles de energía o estados estacionarios.

Según Bohr, un electró­n puede permanecer en estas órbitas sin perder energía, lo que explica por qué el átomo es estable y no colapsa, solucionando el problema que tenía el modelo de Rutherford, donde se pensaba que un electrón girando alrededor del núcleo iría perdiendo energía hasta caer en él.

Bohr formuló tres postulados que definen su modelo:

1. Los electrones giran en órbitas circulares estables en torno al núcleo, cada una con una energía específica y cuantizada. Es decir, el electrón sólo puede tener ciertos valores fijos de energía y no valores intermedios.
2. El electrón no emite radiación mientras se encuentre en una órbita estable. La energía se mantiene constante salvo que el electrón pase a otro nivel de energía.
3. El electrón emite o absorbe energía solo cuando salta de una órbita a otra, y esta energía se libera o absorbe en forma de un cuanto o fotón, cuya frecuencia está determinada por la diferencia de energía entre los niveles. Este fenómeno explica la observación del espectro de emisión del hidrógeno.

El átomo de hidrógeno, que tiene un solo protón y un solo electrón, es el sistema ideal para aplicar este modelo. Cuando el electrón pasa de un nivel de energía más alto a uno más bajo, libera un fotón con una frecuencia específica, lo que genera las líneas características del espectro de emisión del hidrógeno. De manera inversa, el átomo puede absorber energía para que el electrón salte a un nivel más energético.

Bohr pudo también utilizar su modelo para derivar la fórmula que explica la serie espectral de Balmer, una relación matemática que describe las longitudes de onda de la luz emitida por el hidrógeno cuando el electrón transita hacia el segundo nivel energético. Esta fue una confirmación muy importante de la validez del modelo.

Aunque revolucionario y exitoso en explicar muchos fenómenos, el modelo de Bohr tiene limitaciones, ya que solo aplica de forma precisa al hidrógeno y otros sistemas con un solo electrón. Más adelante, con el desarrollo de la mecánica cuántica, el modelo se amplió y perfeccionó. Sin embargo, aún es básico en la enseñanza de la estructura atómica y sus fundamentos.