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A pesar de su gran avance, el modelo atómico de Rutherford presentaba un fallo teórico importante que los físicos no tardaron en señalar. Según la teoría electromagnética clásica una carga girando circularmente emitiría energía, lo que provocaría que los electrones perdieran energía por la emisión y terminaran trazando una espiral hasta precipitarse sobre el núcleo; por lo que los átomos no podrían ser estables así descritos. En 1913, el físico danés Niels Bohr subsanó esta deficiencia introduciendo el concepto de cuantización en la estructura del átomo, al proponer en su modelo atómico que los electrones no giraban en cualquier órbita, sino que tienen restringido su movimiento a órbitas de determinados niveles (aquellos cuyo momento angular fuera un múltiplo entero de h/2π) las cuales serían órbitas estacionarias, que no emitirían energía.
Fuentes: es.wikipedia.org
En el modelo de Bohr los electrones giran en órbitas circulares alrededor del núcleo en niveles cuantizados, es decir, solo determinados radios estaban permitidos. Las órbitas intermedias no existen y los electrones emiten o absorben energía para pasar a órbitas más bajas o altas, respectivamente. Como los electrones solo se encuentran en determinadas órbitas características de cada átomo, la magnitud de los saltos de energía que dan al ser excitados son únicos para cada elemento, y serían los que recogen los espectros atómicos. El gran éxito de este modelo fue que las líneas del espectro de emisión experimental del hidrógeno coincidían perfectamente con lo predicho por él. El modelo atómico de Bohr supuso un gran progreso, pero fue criticado por no explicar la causa de la cuantización (la planteó como un postulado) y su éxito con los espectros atómicos se reducía al hidrógeno y los iones con un solo electrón, no es capaz de predecir las interacciones más complejas en átomos con más de un electrón. Neils Bohr además trabajó en el principio de complementariedad que afirma que el comportamiento del electrón puede interpretarse de dos formas válidas, como una onda o como una partícula, o lo que es lo mismo que las teorías corpuscular y ondulatoria de la luz no se excluyen sino que se complementan.
Fuentes: es.wikipedia.org
En 1913 Henry Moseley, trabajando sobre la idea inicial de van den Broek, introdujo el concepto de número atómico para arreglar los desajustes de la tabla periódica de Mendeléyev, que se basaba en el peso atómico. También en 1913 J. J. Thomson amplió la obra de Wien demostrando que las partículas subatómicas podían separarse según su relación carga masa, con una técnica denominada espectrometría de masas. El mismo año Frederick Soddy formuló el concepto de isótopo, afirmando que existían ciertos elementos con dos o más formas, con idénticas propiedades químicas, pero distinto peso atómico (contradiciendo el 2.º postulado de Dalton). Además en 1917 Soddy descubrió el elemento protactinio. En el año 1918, Ernest Rutherford descubrió que cuando se disparaban partículas alfa contra el nitrógeno gas, sus detectores de centelleo captaban núcleos de hidrógeno, por lo que determinó que el núcleo de hidrógeno debía ser una partícula fundamental, descubriendo así el protón.
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Además Rutherford propuso en 1920 la existencia de partículas neutras en el núcleo para explicar que los núcleos no se desintegrasen por la repulsión electromagnética de los protones. Y finalmente James Chadwick en el año 1932 descubrió una partícula nuclear de masa similar al protón pero de carga neutra, al que denominó neutrón. Este descubrimiento explicaba los desajustes de la tabla periódica de Mendeléyev (la presencia de neutrones podía aumentar el peso atómico, pero no la carga del núcleo ni su número atómico), justificando así la modificación de Henry Moseley, y también la existencia de los isótopos (los isótopos tenían el mismo número de protones pero distinto de neutrones). En 1916, Arnold Sommerfeld perfeccionó el modelo atómico de Bohr con el modelo atómico de Sommerfeld, que introdujo las órbitas elípticas con un nuevo número cuántico, el azimutal, y postulando que no solo el electrón se movía sino que también el núcleo giraba alrededor del centro de masas. En 1931, Harold Clayton Urey detectó por primera vez uno de los isótopos más destacados, el deuterio o hidrógeno pesado.
Fuentes: es.wikipedia.org
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