O modelo atômico de Bohr foi proposto por Niels Bohr, em 1913, e relaciona a distribuição dos elétrons na eletrosfera com a sua quantidade de energia.
Esse modelo, também conhecido como modelo quântico, é baseado na teoria quântica de Max Planck, que diz que a energia é liberada na forma de “pacotes”, não na forma contínua. Esses “pacotes” de energia ficaram conhecidos como quantum de energia.
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Postulados de Bohr
Os postulados de Bohr são os seguintes:
Os elétrons percorrem órbitas circulares ao redor do núcleo, denominadas órbitas estacionárias.
Cada órbita circular apresenta uma energia constante. Logo, os elétrons não absorvem nem emitem energia ao descreverem uma órbita estacionária.
Os elétrons são capazes de ocupar apenas os níveis que contêm uma certa quantidade bem definida de energia (quantum), levando em conta valores exatos de energia de acordo com a órbita estacionária na qual se encontram. Os elétrons não possuiriam, portanto, a capacidade de ocupar estados intermediários de energia.
Os elétrons localizados em órbitas mais afastadas do núcleo possuiriam maiores valores de energia.
Ao absorver certa quantidade de energia, o elétron deve saltar para uma órbita mais energética. Ao retornar à sua órbita original, o elétron libera o mesmo valor de energia que foi absorvido no salto quântico. A liberação de energia, conhecida como fóton, ocorre na forma de luz de cor bem definida, ou de outro tipo de radiação eletromagnética, como a ultravioleta (UV) ou os raios X. Essa energia apresenta um valor idêntico à diferença de energia entre as órbitas circulares em questão.A figura a seguir relaciona as órbitas circulares, ou níveis de energia, com a energia liberada ou absorvida para a realização do salto quântico.
O modelo atômico de Bohr determinou que cada uma das órbitas circulares permitidas para os elétrons seria referente a um determinado nível de energia. O elemento químico que apresentasse a maior quantidade de elétrons teria seus elétrons distribuídos em 7 níveis de energia (n) = 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7.
Os níveis de energia, conhecidos também como camadas eletrônicas, podem ser representados pelas letras K, L, M, N, O, P e Q.
As principais limitações do modelo de Bohr são:
Esse modelo funciona apenas para átomos que possuem um único elétron, denominados “hidrogenóides”;
O modelo de Bohr não é capaz de explicar a estrutura fina das linhas espectrais;
Além disso, também não consegue explicar como ocorre a ligação dos átomos para formar moléculas.
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Aplicação do Modelo Atômico de Bohr
É muito comum a utilização de fogos de artifício durantes jogos ou festas de fim de ano. Esses fogos funcionam segundo os princípios da quântica.
De acordo com a teoria de Bohr, quando um átomo recebe energia, seu elétron passa para um nível de energia maior, permanecendo em um estado excitado. Ao retornar à sua órbita original, o elétron deve liberar a energia absorvida na forma de luz no espectro visível, denominada fóton. Cada elemento químico terá órbitas com diferentes valores de níveis de energia. Portanto, o fóton de energia liberado será característico para cada substância. Logo, cada elemento apresentará sua própria cor ao emitir energia.
Por exemplo, se utilizarmos o oxalato de estrôncio (\(SrC_2O_4\)) ou o nitrato de estrôncio (\(Sr(NO_3)_2\)), será formado o íon \(Sn^{2+}\), que terá uma coloração avermelhada. Já se utilizarmos o cloreto de cobre (\(CuCl_2\)), ou o nitrato de cobre (\(NH_4Cu(NO_3)_3\)), será formado o íon \(Cu^{2+}\), que apresentará cor verde ou azul.
A tabela abaixo mostra as cores que os elementos químicos apresentam quando sofrem excitação por uma chama:
Elemento químico Cor característica
Arsênio Azul
Sódio Amarelo
Potássio Azul ou púrpura
Estrôncio Vermelho
Magnésio Branco ou prata
Lítio Vermelho ou magenta (“rosa choque”)
Bário Verde
Ferro Dourado
Cálcio Amarelo
Alumínio Branco
Cobre Verde
Outra aplicação do modelo quântico que vemos sempre que saímos nas ruas, principalmente à noite, são os letreiros luminosos, usados em publicidade. Neles, é mais empregado o gás neônio (Ne).
Os letreiros luminosos apresentam funcionamento muito parecido ao da lâmpada fluorescente, isto é, quando seus elétrons são excitados e retornam ao nível energético de origem, ocorre a liberação de energia na forma de luz. As diversas cores e tonalidades que existem estão relacionadas com a diferença de potencial, a pressão do gás e a sua composição. Por exemplo: