domingo, 7 de junio de 2009

LA CONSTITUCION DE LOS ATOMOS Y LAS MOLECULAS

SOBRE LA CONSTITUCIÓN DE LOS ÁTOMOS
Y LAS MOLÉCULAS
Por Niels Hendrick David Bohr

Para poder explicar los resultados de los experimentos sobre la dispersión de las partículas alfa por la materia el Profesor Rutherford nos ha dado una teoría sobre la estructura del átomo. En acuerdo con esta teoría, los átomos consisten de un núcleo cargado positivamente rodeado por un sistema de electrones que se mantienen juntos gracias a la fuerza atractiva que sobre ellos se ejerce desde el núcleo; siendo la carga total negativa de los electrones igual a la carga positiva del núcleo. Además, en este modelo se asume que el núcleo es el lugar donde se concentra la parte esencial de la masa del átomo, y posee una dimensión lineal excesivamente pequeña comparada con la dimensión lineal o tamaño del átomo en conjunto. Se ha deducido que el número de electrones en un átomo es igual, aproximadamente, a la mitad del peso atómico. Este átomo-modelo debe suscitar enorme interés toda vez que, como Rutherford ha demostrado, la suposición de la existencia de un núcleo, como el que estamos considerando, parece necesaria si es que queremos dar cuenta de los resultados de los experimentos sobre los ángulos de dispersión grandes de los rayos α.

En el intento de explicar algunas propiedades muy conocidas de la materia sobre la base de este átomo-modelo nos encontramos, sin embargo, con dificultades de naturaleza seria que surgen de la aparente inestabilidad del sistema de electrones: dificultades que a propósito se evitan con otros átomos-modelos previamente considerados, como lo es por ejemplo, el propuesto por Sir. J. J. Thomson. En acuerdo con la teoría de este último el átomo consiste de una esfera de electricidad positiva, dentro de la cual los electrones se mueven en órbitas circulares.
La diferencia principal entre los átomo-modelos propuestos por Thomson y por Rutherford consiste en la circunstancia de que las fuerzas que actúan sobre los electrones en el átomo-modelo de Thomson permiten que se den ciertas configuraciones y movimientos de los electrones para los cuales el sistema alcanzaría un estado de equilibrio estable; semejantes configuraciones, empero, no existen, aparentemente, para el segundo átomo-modelo. La naturaleza de la diferencia en cuestión quizá podría ser apreciada más claramente si notamos que entre las cantidades que caracterizan al primer átomo existe una -el radio de la esfera positiva- con dimensiones de longitud y del mismo orden de magnitud que la extensión lineal del átomo, mientras que, por otro lado, una cantidad semejante no aparece entre las cantidades que caracterizan al segundo, i.e. las cargas y las masas de los electrones y del núcleo positivo; ni puede ser determinada partiendo solamente de estas últimas.

La forma de considerar un problema de este tipo, sin embargo, ha sufrido alteraciones esenciales en los años recientes debido al desarrollo de la teoría de la radiación de energía, y de la confirmación directa de las suposiciones introducidas en esta teoría, halladas a través de experimentos sobre fenómenos de naturaleza muy diferente como lo son los calores específicos, el efecto fotoeléctrico, los rayos Röentgen, etc. El resultado de la discusión de estas cuestiones parece ser el reconocimiento general de la ineficacia de la electrodinámica clásica para describir el comportamiento de sistemas con tamaño atómico. Sea cual fuere la alteración en las leyes de movimiento del electrón, parece necesario introducir en las leyes en cuestión una cantidad extraña a la electrodinámica clásica, i.e. la constante de Planck, o, como comúnmente se la llama “el ‘cuanto’ elemental de acción”. Por la introducción de esta cantidad la pregunta sobre la configuración estable de los electrones en el átomo cambia de forma esencial, ya que esta constante posee magnitud y dimensiones tales que, junto con la masas y las cargas de las partículas, puede determinarse una longitud que caracterice al átomo y que posea la magnitud requerida.
Este artículo representa un intento de demostrar que la aplicación de las ideas expuestas arriba al átomo-modelo de Rutherford provee una base para la teoría que verse sobre la constitución de los átomos. Se mostrará además, que de esta teoría podemos llegar a otra que sirva para explicar la constitución de las moléculas.
En la primera parte del artículo el mecanismo por el cual los electrones son atrapados y enlazados por el núcleo positivo se discute relacionándolo con la teoría de Placnk. Se demostrará que es posible, desde el punto de vista que hemos tomado, dar cuenta de manera sencilla de la ley de los espectros de línea para el átomo de hidrógeno. Además, se aducirán razones que abonan a la plausibilidad de las hipótesis sobre las que las consideraciones contenidas en las partes que siguen se fundamentan.
Quiero expresar mi agradecimiento hacia el Profesor Rutherford por su amable y alentador interés en este trabajo.

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