Modelo atómico de Bohr

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Diagrama do modelo atómico de Bohr.

O modelo atómico de Bohr ou de Bohr-Rutherford é um modelo cuantizado do átomo proposto em 1913 pelo físico dinamarquês Niels Bohr, para explicar como os elétrons podem ter órbitas estáveis ao redor do núcleo. Este modelo planetario é um modelo funcional que não representa o átomo (objecto físico) em si ,senão que explica seu funcionamento por médio de equações.

Bohr baseou-se no átomo de hidrógeno para realizar o modelo que leva seu nome. Bohr tentava realizar um modelo atómico capaz de explicar a estabilidade da matéria e os espectros de emissão e absorción discretos que se observam nos gases. Descreveu o átomo de hidrógeno com um protón no núcleo, e girando a seu ao redor um elétron. O modelo atómico de Bohr partia conceitualmente do modelo atómico de Rutherford e das incipientes ideias sobre cuantización que tinham surgido em uns anos dantes com as investigações de Max Planck e Albert Einstein. Devido a seu simplicidad o modelo de Bohr é ainda utilizado frequentemente como uma simplificação da estrutura da matéria.

Neste modelo os elétrons giram em órbitas circulares ao redor do núcleo, ocupando a órbita de menor energia possível, ou a órbita mais próxima possível ao núcleo. O electromagnetismo clássico predizia que uma partícula carregada se movendo de forma circular emitiria energia pelo que os elétrons deveriam colapsar sobre o núcleo em breves instantes de tempo. Para superar este problema Bohr supôs que os elétrons somente se podiam mover em órbitas específicas, a cada uma das quais caracterizada por seu nível energético. A cada órbita pode então identificar mediante um número inteiro n que toma valores desde 1 em adiante. Este número "n" recebe o nome de Número Cuántico Principal.

Bohr supôs ademais que o momento angular da cada elétron estava cuantizado e só podia variar em fracções inteiras da constante de Planck. De acordo ao número cuántico principal calculou as distâncias às quais se achava do núcleo a cada uma das órbitas permitidas no átomo de hidrógeno.

Estes níveis em um princípio estavam classificados por letras que começavam no "K" e terminavam no "Q". Posteriormente os níveis electrónicos ordenaram-se por números. A cada órbita tem elétrons com diferentes níveis de energia obtida que depois se tem que libertar e por essa razão o elétron vai saltando de uma órbita a outra até chegar a uma que tenha o espaço e nível adequado, dependendo da energia que possua, para se libertar sem problema e de novo voltar a sua órbita de origem.

No entanto não explicava o espectro de estrutura fina que poderia ser explicado em alguns anos mais tarde graças ao modelo atómico de Sommerfeld. Historicamente o desenvolvimento do modelo atómico de Bohr junto com a dualidad onda-corpúsculo permitiria a Erwin Schrödinger descobrir a equação fundamental da mecânica cuántica.

Postulados de Bohr

Em 1913 , Niels Bohr desenvolveu seu célebre modelo atómico de acordo a quatro postulados fundamentais:

Os elétrons orbitam o núcleo do átomo em níveis discretos e cuantizados de energia, isto é, não todas as órbitas estão permitidas, tão só um número finito destas.
Os elétrons podem saltar de um nível electrónico a outro sem passar por estados intermediários.
O salto de um elétron de um nível cuántico a outro implica a emissão ou absorción de um único quanto de luz (fotón) cuja energia corresponde à diferença de energia entre ambas órbitas.
As órbitas permitidas têm valores discretos ou cuantizados do momento angular orbital L de acordo com a seguinte equação:

$L = n \cdot \hbar = n \cdot {h \over 2\pi}$

Onde n = 1,2,3,… é o número cuántico angular ou número cuántico principal.

A quarta hipótese assume que o valor mínimo de n é 1. Este valor corresponde a uma mínimo rádio da órbita do elétron de 0.0529 nm. A esta distância denomina-se-lhe rádio de Bohr. Um elétron neste nível fundamental não pode descer a níveis inferiores emitindo energia.

Pode-se demonstrar que este conjunto de hipótese corresponde à hipótese de que os elétrons estáveis orbitando um átomo estão descritos por funções de onda estacionárias. Um modelo atómico é uma representação que descreve as partes que tem um átomo e como estão dispostas para formar um tudo.

Baseando-se na constante de Planck $E \ = \ h \ \nu$ conseguiu cuantizar as órbitas observando as linhas do espectro.