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YO JUAN FELIPE ROMERO ROJAS, IDENTIFICADO CON C.C. 1032437543, AFIRMO QUE EL PRESENTE ESCRITO NO ES COPIA TOTAL NI PARCIAL DE OTRO.

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Juan Felipe Romero Rojas - Cod 244188 - Grupo 08 - #36


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LA SIMPLEZA A FAVOR DE LA TEORÍA ATOMICA DE BOHR



Un modelo atómico adecuado y correcto ha sido la inquietud desde tiempos clásicos, siendo la idea de Democrito la primera referencia histórica, de un constituyente aun hoy incomprendido.

Los modelos cambian cada día, incrementándose el ritmo de modificación, antes pasaban siglos hasta que se aceptaran nuevas ideas, en la actualidad diversas organizaciones científicas están en una carrera contra el tiempo, en pro de un desarrollo y una certificación temprana, lo cual será posiblemente recompensado con un premio Nobel.

Entre los distintos modelos, hay uno que presenta una gran peculiaridad, ya que los fundamentos teóricos de este, aun no habían sido postulados formalmente, en si este modelo exigió nuevos postulados y por ende presionó un avance en la ciencia de la época.

El modelo al cual me refiero es el postulado por el físico danés, ganador del premio Nobel, Niels Bohr, quien revolucionaría para siempre infinidad de conceptos de la física teórica atómica e inevitablemente los fundamentos existentes en química teórica. El modelo es considerado un gran paso en la carrera científica, sin embargo, pese a que se llego a considerar definitivo, traía con si mismo, nuevas inquietudes que conllevaron a un posterior replanteamiento y modificación de la teoría atómica de Bohr.

Bohr, distinguido docente e investigador, sentía una fuerte curiosidad por ciertos conceptos, que en su época despertaban inquietudes, asombro y en muchos casos rechazo. Aquellos conceptos son los que hoy denominamos como preliminares de Física cuántica, postulados que para ese entonces se encontraban en pleno proceso de desarrollo y análisis. Afirmaciones como la cuantización de la energía, aun no terminaban de convencer a gran cantidad de científicos de la época, Planck para muchos era un charlatán, cuyo único interés era enriquecerse y llamar la atención por algunos instantes.

Sin embargo, físicos como Bohr en vez de decidir en forma arbitraria la veracidad de tales afirmaciones, prefirieron investigar y tratar de adecuar aquellas teorías en problemas de su incumbencia. Es así como Bohr seguidor ferviente de la química y la física atómica, hace uso de aquellas afirmaciones para construir su propia teoría atómica, abriéndose una nueva brecha en el conocimiento y empezando a desmentir cualquier ataque a la incipiente teoría cuántica.

En años anteriores, la espectroscopía generaba grandes inquietudes debido a la necesidad de su uso en análisis químico, y al hecho de no poder explicar satisfactoriamente el comportamiento de este fenómeno. Ballmer, físico de la época, había encontrado relaciones para las series de los espectros, cuyo comportamiento esta intrínsecamente relacionado con la cuantización de la energía, sin embargo, Niels sería el pionero en unificar todo el conocimiento propuesto en la joven teoría cuántica con todos los experimentos provenientes de la espectroscopía, unificación que sería expresada al mundo científico en sus famosos postulados:

  • En el átomo, un electrón se mueve en una órbita circula alrededor del núcleo bajo la influencia de la atracción de Coulomb entre el electrón y el núcleo y obedece las leyes de la mecánica clásica.

  • Pero, de la infinidad de órbitas que permite la mecánica clásica, el electrón puede moverse sólo en las que el impulso angular orbital Les el múltiplo entero de la constante de Planck, h, dividida entre 2π.

  • A pesar de que el electrón se encuentra constantemente sujeto a una aceleración, se mueve en una órbita permitida sin radiar energía electromagnética, así, su energía total E permanece constante.

  • Un electrón emite radiación electromagnética cuando al moverse inicialmente en una órbita con energía total Ei, cambia discontinuamente su movimiento, y se mueve en una órbita de energía total Ef. La frecuencia de la radiación emitida es igual a la diferencia de energías (Ei – Ef).

Con estos postulados Bohr, aunque retoma el aporte del concepto de núcleo, modificó para siempre el conocimiento aportado por Rutherford. Pero el gran cambio se presenta a partir del segundo postulado: las ideas en ese entonces novedosas de cuantización se introducen de una forma clara y sencilla, además, aparte de esto en el tercero se afirma de estados con movimiento sin emisión o absorción de energía, estos son los denominados niveles de energía, y el cuarto postulado emite juicio sobre la absorción o emisión de energía por movimiento entre niveles. Esta teoría concordaba con la realidad, pero para solo un átomo: el de Hidrogeno, cuyo único nivel de energía y único electrón hacen que el modelo funcione a cabalidad.

El desarrollo de Niels, era un completo desastre en átomos de numero atómico grande, las predicciones no concordaban en lo mas minimo con las experimentaciones.

Una de las grandes contradicciones era la determinación por se entonces de niveles intermedios de energía, ya que electrones del mismo nivel diferían en su energía, fue tal el desconcierto que la cuantización se estaba empezando a desechar, era una buena idea, pero no la correcta, decían muchos intelectuales de la época.

Sin embargo, los principios preliminares cuánticos ya habían empezado a madurar hacia la futura Mecánica cuántica: la probabilidad hacia su aparición como fundamento del comportamiento microscópico, Werner Heisenberg postularía su gran principio, afirmando la no determinación simultanea de la velocidad y la posición de una partícula.

Lo anterior implico que los aros planteados por Bohr no tenían sentido en un universo de incertidumbres, sería más correcto hablar de la probabilidad de hallar un electrón que hablar de su posición en una órbita.

Es en este punto en el cual el átomo de Bohr es forzosamente replanteado, las órbitas características de este modelo son reemplazadas por el concepto aceptado hoy día: los orbitales moleculares, espacios donde la probabilidad de hallar un electrón es máxima. Un modelo merecedor del premio Nobel, es devaluado de forma explícita.

Ahora el átomo es una partícula de probabilidades, su comportamiento exige de sí mismo un análisis matemático complejo. De la innovadora simpleza de una teoría como la de Bohr, nos adentramos en una en la cual la matemática tiene que recurrir exageradamente a las aproximaciones, dando resultados medianamente satisfactorios solo para el átomo de Hidrogeno.

En si los cálculos del nuevo modelo llamado mecánico cuántico, son tan complicados, que aunque se acepta su veracidad del modelo, hoy en infinidad de clases, escritos, y publicaciones se representa el átomo tal y como nos lo presentó Bohr. Su simpleza lo hacen de uso masivo, por ende hablar de una total sustitución del átomo de Bohr, es desconocer su aceptación en la comunidad.

Pero pese a las grandes modificaciones hechas, el átomo de Bohr es por muchos considerados como el modelo mecánico cuántico en su versión más simple y cercana, haciendo de Bohr un gran pilar de la teoría físico – atómica actual y el gran referente de la inclusión de la teoría cuántica en un aspecto fundamental del universo como es el comportamiento del átomo

Hoy en un mundo que busca la unificación de las fuerzas fundamentales, una explicación acertada del átomo y de sus componentes es un fundamento de una teoría novedosa. Teorías tan revolucionarias como la de cuerdas, hacen bastantes supuestos acerca del comportamiento atómico, siendo este uno de los grandes problemas de la física moderna.

En conclusión, los modelos atómicos reflejan las necesidades y los avances de una época, siendo la prueba del crecimiento en escalera de la física: de un momento a otro hay un gran salto, después se acepta la teoría por un tiempo relativamente largo, para que de un momento a otro sea debatida, enfrentada y reemplazada por una nueva teoría la cual iniciará otro ciclo de escalera.

¿Que esperamos de un modelo atómico?. Lo que añoramos es la simpleza de las teorías y de los modelos, tal como lo enuncio Einstein: Cuando un postulado asombra por su extrema sencillez, ese postulado se vuelve la mejor de las leyes.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

FRISCH, O.R., “La Física Atómica Contemporánea”, Fondo de Cultura Económica, México D.F., 1975.

GARCIA, M., EWERT, J., “Introducción a la física moderna”, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., 2008.

MARTIN, R., “Física Moderna”, Limusa, México D.F., 1983.

MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY, “Introducción a la física cuántica”, Ed. Reverté, Barcelona, 1982.

EJERCICIO

¿Que parámetros pueden ser despreciados y revisados para que la teoría atómica de Bohr puede ser aceptada como una aproximación de la realidad?.

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