Por que o hidrogênio é o melhor átomo para testar o modelo de Bohr?
Passo 1
O enunciado pergunta por que o hidrogênio é o melhor átomo para testar o modelo de Bohr. Estamos tratando de física atômica e espectros atômicos, e vamos ver quais hipóteses do modelo de Bohr exigem um sistema muito simples para funcionar bem.
Passo 2
O modelo de Bohr supõe um único elétron girando em órbitas circulares ao redor de um núcleo pontual, com quantização do momento angular
e apenas interações coulômbicas entre elétron e núcleo. Não inclui efeitos de repulsão entre elétrons nem correções relativísticas e de spin.
Passo 3
O hidrogênio tem exatamente um elétron e um próton no núcleo. Não há outros elétrons para causar blindagem ou interações de troca. Assim, a única força atuando no elétron é a atrativa coulômbica com o núcleo, exatamente como o modelo de Bohr pressupõe.
Passo 4
Para o hidrogênio, o modelo de Bohr prevê energias
e as linhas espectrais calculadas a partir dessas energias coincidem muito bem com as medições experimentais da série de Balmer, Lyman etc.
Passo 5
Átomos mais complexos têm vários elétrons, interações de repulsão eletrônica e efeitos de blindagem do núcleo, o que afasta o sistema das hipóteses simples de Bohr. Por isso as discrepâncias crescem rapidamente.
Resposta
O hidrogênio é o melhor teste para o modelo de Bohr porque é um sistema de um único elétron, exatamente no regime de validade das hipóteses do modelo, e seus níveis de energia preditos por Bohr batem de forma notável com as linhas espectrais observadas.