Colegio El Valle Sanchinarro

Dpto. Ciencias Asignatura: FyQ 3º ESO

FichaProblemas.Rutherford.Explicación de Bohr

Revisado:12/05/2023 Páginas: 1/2

Hechos experimentales que no podía explicar la teoría de Rutherfor1) Contradecía las leyes del electromagnetismo de Maxwell

“Un electrón o todo objeto eléctricamente cargado que es acelerado o cuya dirección lineal es modificada, emite o absorbe radiación electromagnética.”

En el modelo de Rutherford, los electrones se movían alrededor del núcleo como los planetas alrededor del sol. Según Rutherford, los electrones no caían en el núcleo, pues se suponía que la fuerza de atracción electrostática era contrarrestada por la tendencia del electrón a continuar moviéndose en línea recta (fuerza centrífuga).

Sin embargo, el electrón del átomo de Rutherford modificaba su dirección lineal continuamente, ya que seguía una trayectoria circular, por lo tanto su movimiento era acelerado. Por las leyes de Maxwell, al tratarse de una partícula acelerada debería emitir radiación electromagnética y esta radiación causaría la disminución de la energía del electrón, que en consecuencia debería describir una trayectoria en espiral hasta caer en el núcleo. Los átomos serían estructuras inestables, y esto no era así, por lo tanto la contradicción era evidente.

2)No podía explicar los espectros electromagnéticos

En el siglo XVII, Isaac Newton demostró que la luz blanca visible procedente del sol puede descomponerse en sus diferentes colores mediante un prisma. El espectro que se obtiene es continuo; contiene todas las longitudes de onda, desde el rojo al violeta.

Cuando se pasa corriente eléctrica por un tubo que contiene gas a presión muy baja, el gas se pone incandescente, y no emite luz blanca, sino coloreadada, y el espectro obtenido al pasar la luz emitida por un prisma es muy diferente. Es un espectro discontinuo que consta de líneas o rayas emitidas a longitudes de onda específicas. Cada elemento (es decir cada tipo de átomo gaseoso) posee un espectro característico que puede utilizarse para identificarlo. Uno de los espectros atómicos más sencillos, y que más importancia tuvo desde un punto de vista teórico, es el del hidrógeno. Cuando los átomos de gas hidrógeno absorben energía por medio de una descarga de alto voltaje, emiten radiaciones que dan lugar a 5 líneas en la región visible del espectro:

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El modelo atómico de Rutherford no podía explicar estas emisiones discretas de radiación por los átomos porque según dicho modelo los electrones podrían tener cualquier energía, con lo cual emitirían en todo el espectro, que sería continuo.

Explicación de los dos hechos con la teoría de Bohr1.- Una partícula cargada emite o absorbe energía cuando describe un movimiento aceleradoAl encontrarse en órbitas donde no emitía ni absorbían energía queda solucionado el problema.

2.- Espectros discontinuos de los gasesUna raya de un espectro correspondía a una radiación de una determinada frecuencia, es decir, a fotones de una frecuencia.En condiciones normales los electrones de un átomo se sitúan en los niveles de más baja energía. Cuando un átomo recibe suficiente energía, es posible que un electrón salte a un nivel superior a aquel en que se halla. Este proceso se llama excitación. Un electrón excitado se halla en un estado inestable; para recuperar su estabilidad desciende a un nivel inferior, emitiendo una radiación única cuya energía será igual a la diferencia de la que tienen los dos niveles. Una raya de un espectro correspondía a una radiación de una determinada frecuencia.

Ponemos incandescentes los gases, es decir, excitamos sus electrones, cuando les sometemos a una diferencia de potencial. Observemos la secuencia de una absorción y la posterior cesión de energía de un electrón en el átomo de hidrógeno

Electrón del hidrógeno en el estado fundamental

En un estado excitado, con n >1, al que ha accedido después de recibir

una energía externa

En otro estado excitado al que ha llegado después de ceder energía en forma de una radiación de E determinada. Esta E ha sido detectada con un espectrómetro y ha dado lugar a un espectro de emisión que consiste en una línea situada en el espectro a una longitud de onda determinada.