Centenari del model de Bohr

En el model de Rutherford els electrons, corpuscles negatius, giren al voltant del nucli (on es troba concentrada tota la càrrega elèctrica positiva i la major part de la massa de l’àtom) de la mateixa manera que els planetes giren al voltant del Sol, com un sistema planetari. La força central d’atracció electrostàtica entre el nucli i l’electró és la responsable del moviment circular i de què aparega una acceleració normal o centrípeta.

La principal dificultat d’aquest model és que entra en contradicció amb la teoria clàssica de la radiació electromagnètica, segons la qual, tota partícula carregada amb moviment accelerat (com l’electró en el moviment circular) emet energia de forma contínua; d’aquesta forma les òrbites descrites per l’electró serien cada vegada de menor radi i l’electró cauria sobre el nucli i s’autodestruiria.

El model de Bohr es basa en els següents postulats:

1. L’electró es mou al voltant del nucli descrivint òrbites circulars.

2. En aquest moviment l’electró sols pot girar en determinades òrbites permeses. A cada òrbita li correspon una energia definida.

3. Quan l’electró es mou dins de qualsevol òrbita permesa, ni absorbeix ni emet energia, però quan es trasllada d’una òrbita permesa a una altra, absorbeix o emet la diferència d’energia en forma de radiació electromagnètica. L’energia d’aquesta radiació, h.????és igual a la diferència d’energia entre les dues òrbites.

4. Solament estan permeses aquelles òrbites en què s’acompleix que el moment angular de l’electró és un número múltiple enter de h/2??.

L’èxit del model atòmic de Bohr radica en la deducció de fórmules matemàtiques que van permetre calcular el radi i l’energia de cada òrbita permesa i l’energia absorbida o emesa en les transicions entre òrbites permeses. Aquest fet permeté explicar el caràcter discontinu dels espectres i, en particular, les línies de l’espectre d’emissió de l’àtom d’hidrogen, és a dir, demostrar teòricament la llei de Balmer, deduïda de forma empírica per a justificar la longitud d’ona o la freqüència de les línies espectrals.

Desgraciadament, el model atòmic de Bohr era incapaç d’explicar els espectres dels àtoms polielectrònics o la complexitat d’aquests espectres quan s’estudiaven en presència de camps elèctrics i magnètics. Una contribució important en el desenvolupament de la teoria atòmica i dels models atòmics fou l’estudi dels “multipletes de Catalán” (Miguel Antonio Santiago Dionisio Catalán Sañudo. Saragossa 1894-Madrid 1957) desdoblaments múltiples de les línies espectrals de l’espectre d’emissió del manganès, l’estudi del qual i la justificació feta per Catalán, feren possible la modificació del model de Bohr per Sommerfeld.

La dualitat ona-corpuscle de Luis de Broglie, el Principi d’Indeterminació de Heisemberg i el desenvolupament de la Mecànica Quàntica permeteren un millor coneixement de l’àtom.

El 10/07/2012, gairebé 100 anys després, el diari ABC, en les pàgines dedicades a la Ciència, es feia ressò de la investigació publicada en la prestigiosa revista científica Nature Communications. S’hi explicava com un equip d’investigadors de la Universitat de Griffith, a Brisbane (Autràlia), havia pogut fotografiar per primera vegada l’ombra de l’àtom. Però, malauradament, la publicació en la premsa del descobriment del bosó de Higgs en les mateixes dates deixà a l’ombra aquesta important troballa.

Tots aquests descobriments han ajudat i estan ajudant a aconseguir un millor benestar en la societat actua ; fixem-nos per exemple en el camp de la salut, on la medicina disposa d’eines poderoses per a detectar malalties (rajos X, tècniques espectroscòpiques, ressonància magnètica nuclear, tractaments de ràdio i quimioteràpia), en la tecnologia nuclear, en les telecomunicacions, en el funcionament dels ordinadors, en la telefonia mòbil, en les energies renovables, etc. i altres avenços que avui utilitzem amb normalitat però que fa 100 anys eren inimaginables.

El desenvolupament tecnològic i els coneixements científics aconseguits ens permeten vaticinar per a l’actual segle XXI avenços que resoldran grans reptes de la Humanitat: cobrir les necessitats bàsiques d’una població mundial en continu creixement, evitar l’exhauriment dels recursos naturals i energètics, la protecció mediambiental del planeta, etc. Aquests reptes van adreçats al manteniment del benestar en les societats més avançades (cada vegada vivim més anysa), trobar recursos alternatius als naturals per a evitar el seu esgotament i que aquests siguen innocus o menys perillosos per al mediambient. No obstant això, es percep en el nostre entorn social una manca d’interès per a cursar disciplines científiques i tecnològiques per part del nostres jóvens estudiants. Basar l’economia espanyola en el sector serveis s’ha revelat com un greu error que actualment, en plena crisi, estem pagant massa car; no podem seguir així i l’administració ha de ser la primera a donar exemple incentivant la investigació, invertint en innovació tecnològica, ajudant a la renovació del nostre teixit industrial,...

Tot just hem encetat any i, tal vegada com un primer símptoma de canvi, s’acaba de constituir la Càtedra d’Innovació Ceràmica Ciutat de Vila-real mitjançant un conveni signat entre la Universitat Jaume I i l’Ajuntament de Vila-real amb la finalitat d’impulsar i divulgar els coneixements científics i tecnològics d’interès per al sector industrial ceràmic. El coneixement científic iniciat ja en segles passat ens està obrint també oportunitats en l’actual època de crisi social i econòmica, tal i com ja s’ha comentat. La Ciència i la Tecnologia són eines imprescindibles i necessàries en una societat moderna i amb visió de futur.

Hem començat l’any 2013 com l’Any de l’Àtom, per què no reivindicar-lo també com l’Any de la Ciència i de la Innovació? H

*Catedràtic Química Inorgànica.