Modelo de Bohr y líneas espectrales

En el modo Modelo, el átomo aparece de dos formas lado a lado: el modelo de Bohr, con las capas K, L, M…, y la escalera de energía por subniveles (s, p, d). Cuando el electrón salta de un nivel más alto a uno más bajo, emite un fotón cuyo color depende de la diferencia de energía entre los niveles. En el modo Experimento, la luz de un tubo de descarga pasa por una rendija y por un prisma y forma, en la placa fotográfica, las líneas espectrales del elemento: un "código de barras" de luz que identifica cada átomo. Con el espectro de absorción, luz blanca atraviesa el átomo (en el Experimento, una lámpara ilumina el gas del tubo, sin descarga): solo absorbe los colores con la energía exacta de un salto a partir del nivel fundamental, que se convierten en líneas oscuras. Por eso el espectro de absorción tiene menos líneas que el de emisión. Muchos gases, como el hidrógeno y el helio, solo absorben ultravioleta: en la placa fotográfica, que muestra solo lo visible, no aparecen líneas oscuras. En el modo Armar, el átomo se arma arrastrando protones, neutrones y electrones (o eligiendo el elemento en la tabla periódica), hasta el oganesón (Z = 118), con la distribución según el diagrama de Moeller: el número de protones define el elemento, los electrones de más o de menos forman un ion y los neutrones cambian la masa (los isótopos). Con el átomo neutro, el botón "Ver el espectro" lleva al modo Modelo con ese elemento (el simulador solo tiene las líneas de los átomos neutros).

Los niveles de energía y las líneas son valores medidos, tomados de la base de datos de espectros atómicos del NIST. El color de cada línea viene de la diferencia de energía entre dos niveles, $\lambda = hc/\Delta E$. Solo en el hidrógeno el modelo de Bohr da esos valores exactamente ($E_n = -13{,}6/n^2$ eV); en los demás átomos, los radios de las capas son solo ilustrativos. Las líneas muy próximas aparecen como una sola. En la absorción, la probabilidad de que cada salto absorba viene de la fuerza de oscilador calculada con los coeficientes de Einstein del NIST; la luz blanca de la simulación envía más fotones en las energías de esos saltos que una lámpara real, para que las líneas aparezcan en segundos.

Marco P. M. de Souza