3 - Il modello di Bohr

Difficoltà del modello di Rutherford

Le equazioni di Maxwell prevedono che un corpo carico in moto in un campo elettrico emetta radiazioni elettromagnetiche.

L'elettrone in orbita attorno al nucleo secondo il modello di Rutherford avrebbe dovuto quindi emettere radiazioni elettromagnetiche, perdere rapidamente velocità e cadere spiraleggiando sul nucleo.

I dati sperimentali contraddicevano questa ipotesi: tutti gli atomi, lasciati in pace, continuavano ad esistere tranquillamente in barba ad ogni fosca previsione!

Inoltre, la caduta sul nucleo avrebbe dovuto essere accompagnata dall'emissione di radiazioni con uno spettro continuo, mentre tutti gli studi sull'emissione dei gas rarefatti avevano mostrato delle emissioni discontinue, a righe.

 

Il modello di Bohr

Nel 1913, un giovane fisico danese, Niels Bohr, risolse la questione proponendo alcune modifiche che avrebbero avuto conseguenze rivoluzionarie.

Sostanzialmente il modello atomico (almeno per l'idrogeno) restava quello planetario di Rutherford ma si era costretti ad introdurre alcune modifiche:

1 - Gli elettroni possono orbitare attorno al nucleo senza emettere od assorbire energia (radiazioni) se percorrono alcune orbite "privilegiate" che rispettano la relazione:

2 π r m v = n h

(dove: r= raggio dell'orbita, m=massa elettrone, v= velocità elettrone, n=NUMERO QUANTICO, h=COSTANTE DI PLANK)

2 - Le orbite "privilegiate" hanno energia crescente con il raggio e gli elettroni a riposo occupano quella (libera) con minor energia disponibile.

3 - Gli elettroni possono saltare da un'orbita interna ad un altra più esterna assorbendo radiazioni elettromagnetiche che vengono riemesse quando gli elettroni (muovendosi in direzione opposta) ritornano alla stato fondamentale.

L'aspetto rivoluzionario della proposta di Bohr consiste nell'introduzione di un termine (n) che non varia con contiunuità (come i numeri reali) ma può assumere solo valore interi positivi, assestando un ulteriore colpo alle concezioni continuiste della materia.

Questo modello rappresentò un notevole successo dal momento che spiegava in maniera elegante ed efficace numerose evidenze sperimentali, ma riuscì a prevedere anche con esattezza lo spettro dell'idrogeno e di alcuni atomi leggeri. Minor successo ebbe nella spiegazione degli spettri di atomi polielettronici.

Le implicazioni teoriche furono però vaste e grandiose: questo momento segna infatti la nascita della meccanica quantistica.