Niels Bohr: biografía, teoría atómica y descubrimiento

Niels Bohr: Educación y vida temprana

Probablemente sepa que toda la materia está formada por partículas realmente diminutas llamadas átomos, pero ¿alguna vez se ha preguntado exactamente cómo funciona un átomo y cómo se ve el interior de uno? Hace unos cien años, un joven científico danés llamado Niels Bohr se preguntaba lo mismo. Su curiosidad e investigación lo llevarían a desarrollar un nuevo modelo del átomo, conocido hoy como modelo de Bohr. Pero antes de conocer más sobre su trabajo y sus logros, conozcamos a Niels Bohr.

En octubre de 1885 en Copenhague, Dinamarca, Christian y Ellen Bohr dieron la bienvenida a un nuevo bebé a su familia y lo llamaron Niels. Ya tenía una hermana mayor, Jenny, y unos años después, un hermano, Harald, también se unió a la familia. En 1903, cuando tenía 18 años, Neils Bohr se matriculó como estudiante de pregrado en la Universidad de Copenhague, con especialización en física. Dos años después, su hermano Harald se unió a él. Los dos hermanos Bohr siempre fueron muy cercanos y ambos se convirtieron en profesores influyentes en la Universidad de Copenhague; Neils en el campo de la física y Harald en matemáticas.

El físico danés Niels Bohr

En 1911, Bohr completó su educación en la Universidad de Copenhague cuando se le concedió un Doctorado en Filosofía (Ph.D.) en Física por su trabajo sobre el comportamiento de los electrones en un metal. Solo un año después, se casó con Margrethe Norlund y tuvieron un total de 6 hijos, incluido un hijo, Aage, que eventualmente ganaría un Premio Nobel de Física, ¡al igual que su padre!

Niels Bohr, con su esposa, Margrethe

Después de completar su doctorado, Bohr enseñó durante varios años en la Universidad de Victoria, pero en 1916 regresó a la Universidad de Copenhague y no tardaría en hacer importantes contribuciones a nuestra comprensión del átomo.

Modelo de Bohr del átomo

Niels Bohr estaba interesado en comprender qué sucedía dentro de un átomo. Los átomos son tan pequeños que era imposible ver realmente dentro de ellos, especialmente a principios del siglo XX. Para averiguar qué estaba sucediendo dentro del átomo, tuvo que estudiar la forma en que se comportaban los átomos y luego idear un modelo que explicara lo que estaba sucediendo. En ciencia, un modelo científico es una idea sobre cómo funciona la naturaleza que se puede probar y utilizar para explicar muchos fenómenos observados.

Bohr estudió los modelos del átomo que ya usaban los científicos y los mejoró con un nuevo modelo que explicaba mejor cómo funcionaban realmente los átomos. Su nuevo modelo lleva su nombre y se llama modelo de Bohr del átomo. En el modelo de Bohr, los protones cargados positivamente y los neutrones neutros se mantienen firmemente en el núcleo, o centro, del átomo. Los electrones cargados negativamente se mueven alrededor del núcleo en órbitas definidas.

En el modelo de Bohr de un átomo, los electrones se mueven alrededor del núcleo en órbitas designadas.

Según el modelo de Bohr, los electrones orbitan el núcleo en ubicaciones definidas, llamadas capas . Algunas capas de electrones requieren que los electrones tengan más energía que otras, por lo que si un electrón absorbe algo de energía, puede moverse a una capa de mayor energía. Si se mueve hacia el otro lado, de una órbita de alta energía a una órbita de baja energía, emitirá un pequeño paquete de energía llamado cuanto .

Este modelo explicó muy bien el comportamiento de los átomos. En particular, explicó por qué algunos elementos tendían a formar enlaces químicos con más facilidad que otros. Bohr dijo que los átomos eran más estables cuando las órbitas externas de los electrones estaban llenas. En la mayoría de los átomos, esto significa que tienen ocho electrones. Los elementos cuyos átomos ya tienen una capa de electrones externa completa son muy estables y no forman enlaces fácilmente con ningún otro átomo. Ejemplos de este tipo de átomos son los gases nobles, como el neón y el argón. Si los átomos aún no tienen ocho átomos en su capa externa de electrones, tienden a unirse con otros átomos para completar la capa externa y ser más estables. Estos tipos de átomos rara vez existen por sí solos, pero casi siempre están unidos a otros para mantener una capa externa de electrones completa.

La primera capa de electrones puede contener dos electrones, mientras que la segunda y la tercera pueden contener ocho electrones. Los átomos formarán enlaces químicos para mantener ocho electrones en su capa exterior.

Premios y legado

En 1922, Niels Bohr recibió el Premio Nobel de Física por su trabajo para mejorar nuestra comprensión de la estructura atómica. Aunque es más conocido por el desarrollo del modelo de Bohr del átomo, también logró muchas otras cosas en su vida. Pasó muchos años estudiando el núcleo atómico y cómo podría fisionarse para liberar energía. Su investigación se utilizó en el desarrollo de armas atómicas y energía nuclear, y pasó gran parte de su vida posterior trabajando para promover el desarrollo pacífico de la energía nuclear y abordar los problemas que surgieron del desarrollo de armas atómicas durante la Segunda Guerra Mundial. En reconocimiento a sus esfuerzos por el uso responsable de la energía atómica, en 1957, Niels Bohr recibió el premio Atoms for Peace.

Bohr se desempeñó como director del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Copenhague durante muchos años y, después de su muerte, pasó a llamarse Instituto Niels Bohr. También jugó un papel fundamental en la fundación del Instituto Europeo de Investigación Nuclear, conocido como CERN, donde todavía se están llevando a cabo algunas de las investigaciones de física más avanzadas del mundo. Hoy, el CERN es el sitio del Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador de partículas más grande del mundo. Investigadores de todo el mundo vienen al CERN para investigar la física nuclear y de partículas.

Esta vista aérea del CERN muestra la ubicación del Gran Colisionador de Hadrones con una línea amarilla. El colisionador es en realidad subterráneo y cubre un área de muchas millas.

Resumen de la lección

Niels Bohr fue un físico danés, famoso por desarrollar el modelo del átomo de Bohr . En el modelo de Bohr, los neutrones y los protones se mantienen juntos en el núcleo del átomo, mientras que los electrones orbitan el núcleo. Los electrones orbitan en ubicaciones bien definidas, llamadas capas que corresponden a cantidades específicas de energía. A medida que los átomos absorben energía, los electrones pueden moverse a una órbita de mayor energía, y si los electrones se mueven de una órbita de alta energía a una órbita de baja energía, emiten un pequeño paquete de energía, conocido como cuántico.. El modelo de Bohr también explicó por qué algunos átomos generalmente formaban enlaces químicos con otros átomos mientras que otros no. En el modelo de Bohr, los átomos tenderán a formar enlaces para tener una capa exterior de electrones completa y estable. Los átomos que ya tienen una capa de electrones externa completa no formarán enlaces con otros átomos, mientras que los átomos sin una capa de electrones externa completa formarán fácilmente enlaces con otros átomos para mantener una capa de electrones externa completa.

Bohr recibió el Premio Nobel en 1922 por el desarrollo del modelo de Bohr. También jugó un papel importante en el desarrollo de las armas atómicas y la energía nuclear y, en 1957, recibió el premio Átomos por la Paz por sus esfuerzos en el uso responsable de la energía atómica. Fue el fundador y director del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Copenhague y formó parte de un grupo de científicos que fundó el CERN, donde se lleva a cabo gran parte de la investigación mundial en física nuclear y de partículas.