(Russel 2006) - Como a existência dos espectros de linhas favorece o modelo atômico de Bohr?
Passo 1
O enunciado pergunta como o fato de existirem espectros de linhas favorece o modelo atômico de Bohr. O conteúdo envolve espectroscopia atômica e quantização de níveis de energia. Para resolver vamos comparar o que o modelo clássico prevê com o que o modelo de Bohr propõe e mostrar que só este último explica as linhas discretas observadas.
Passo 2
No modelo clássico, um elétron em órbita acelerada ao redor do núcleo emitiria radiação de forma contínua, gerando um espectro contínuo de todas as frequências. No entanto, os átomos de hidrogênio (e outros) mostram espectros de emissão formados por linhas bem definidas em comprimentos de onda específicos, como as séries de Lyman e Balmer. Esse discreto contradiz o previsto pela física clássica.
Passo 3
Bohr supôs que o elétron só pode ocupar órbitas “estacionárias” com energia quantizada
. Para o átomo de hidrogênio vale
Quando um elétron salta de um nível
para um nível
, ele emite um fóton de frequência
Como
e
só podem assumir valores discretos, a frequência
também é discreta.
Passo 4
Cada salto de nível gera portanto uma linha espectral com frequência bem definida. O modelo de Bohr reproduz com exatidão as posições das linhas de hidrogênio (Balmer, Lyman etc.) enquanto o modelo clássico não consegue justificar por que só aparecem certas frequências e não um contínuo.
Resposta
A existência de espectros de linhas — ou seja, de emissões em frequências bem definidas — confirma que os elétrons só podem ocupar níveis de energia discretos, exatamente a hipótese central do modelo de Bohr, o que o favorece em relação ao modelo clássico que preveria um espectro contínuo.