Modelul atomic al caracteristicilor Sommerfeld, postulate și limite

Modelul atomic al lui Sommerfeld este o versiune îmbunătățită a modelului Bohr, în care comportamentul electronilor se explică prin existența unor niveluri diferite de energie în interiorul atomului. Arnold Sommerfeld și-a publicat propunerea în 1916, explicând limitările acestui model aplicând teoria relativității lui Einstein.

Excelentul fizician german a descoperit că, în unele atomi, electronii au atins viteze apropiate de viteza luminii. Având în vedere acest lucru, el a ales să-și bazeze analiza pe teoria relativistă. Această decizie a fost controversată pentru moment, deoarece teoria relativității nu a fost încă acceptată în comunitatea științifică până atunci.

În acest fel, Sommerfeld a contestat preceptele științifice ale timpului și a dat o altă abordare modelării atomice.

index

• 1 Caracteristici
  • 1.1 Limitările modelului atomic Bohr
  • 1.2 Contribuția lui Sommerfeld
• 2 Experiment
• 3 Postulate
  • 3.1 Numarul principal cuantic "n"
  • 3.2 Numărul secundar cuantum "I"
• 4 Limitări
• 5 Referințe

caracteristici

Limitările modelului atomic Bohr

Modelul atomic al lui Sommerfeld apare pentru a perfecționa deficiențele modelului atomic al lui Bohr. Propunerile acestui model, cu accente largi, sunt următoarele:

- Electronii descriu orbite circulară în jurul nucleului, fără a radianța energiei.

- Nu toate orbitele au fost posibile. Numai orbite sunt activate, ale căror unghi unghiular al electronului îndeplinește anumite caracteristici. Este de remarcat faptul că impulsul unghiular al unei particule depinde de un compendiu al tuturor magnitudinilor (viteză, masă și distanță) față de centrul rândului.

- Energia eliberată atunci când un electron coboară dintr-o orbită în alta este emis sub formă de energie lumină (foton).

Deși modelul atomic al lui Bohr a descris perfect comportamentul atomului de hidrogen, postulatele sale nu au putut fi replicate la alte tipuri de elemente.

La analizarea spectrelor obținute din atomi de elemente, altele decât hidrogen, sa descoperit că electronii care au fost localizați la același nivel de energie ar putea conține energii diferite.

Astfel, fiecare dintre bazele modelului a fost refutabilă din perspectiva fizicii clasice. În următoarea listă sunt detaliate teoriile care contravin modelului, conform numerotării anterioare:

- În conformitate cu legile electromagnetice ale lui Maxwell, toate încărcăturile supuse unei anumite accelerații emit energie sub formă de radiații electromagnetice.

- Având în vedere poziția fizicii clasice, era de neconceput că un electron nu putea orbita liber la orice distanță de nucleu.

- Până atunci, comunitatea științifică a avut o convingere fermă cu privire la natura valurilor luminii, iar ideea că ea este prezentă ca o particulă nu a fost avută în vedere până atunci.

Contribuția lui Sommerfeld

Arnold Sommerfeld a concluzionat că diferența de energie între electroni - chiar dacă acestea se aflau la același nivel de energie - se datorează existenței unor subsoluri energetice în fiecare nivel.

Sommerfeld sa bazat pe Legea lui Coulomb pentru a afirma că dacă un electron este supus unei forțe invers proporționale cu pătratul distanței, traiectoria descrisă ar trebui să fie eliptică și nu strict circulară.

În plus, se baza pe teoria relativității lui Einstein de a da un tratament diferit la electroni și de a-și evalua comportamentul în funcție de vitezele atinse de aceste particule fundamentale.

experiment

Utilizarea spectroscopiilor de înaltă rezoluție pentru analiza teoriei atomice a evidențiat existența unor linii spectrale foarte fine pe care Niels Bohr nu le-a detectat și pentru care modelul propus de el nu a oferit o soluție.

Având în vedere acest lucru, Sommerfeld a repetat experimentele de descompunere a luminii în spectrul său electromagnetic prin utilizarea electrozelor de generație următoare de atunci.

Din cercetările sale, Sommerfeld a dedus că energia conținută în orbita staționară a electronului depinde de lungimile semiaxelor elipselor care descriu această orbită.

Această dependență este dată de coeficientul care există între lungimea axei semimajor și lungimea axei semimajor a elipsei, iar valoarea sa este relativă.

Prin urmare, atunci când un electron se schimbă de la un nivel de energie la altul inferior, orbite diferite pot fi activate în funcție de lungimea axei semimajor a elipsei.

În plus, Sommerfeld a observat, de asemenea, că liniile spectrale au fost desfășurate. Explicația pe care omul de știință a atribuit-o acestui fenomen a fost versatilitatea orbitelor, deoarece acestea ar putea fi eliptice sau circulare.

În acest fel, Sommerfeld a explicat de ce liniile spectrale subțiri au fost apreciate în momentul efectuării analizei cu spectroscopul.

postulate

După câteva luni de studii aplicând legea lui Coulomb și teoria relativității pentru a explica neajunsurile modelului lui Bohr, în 1916 Sommerfeld a anunțat două modificări de bază cu privire la modelul menționat:

- Orbitele electronilor pot fi circulare sau eliptice.

- Electronii ating viteze relativiste; adică valori apropiate de viteza luminii.

Sommerfeld a definit două variabile cuantice care permit descrierea momentului orbital orbital și a formei orbitalului pentru fiecare atom. Acestea sunt:

Numarul cuantum principal "n"

Cuantificați axa semimajor a elipsei descrisă de electron.

Numărul secundar cuantum "I"

Cuantificați semiaxisul minor al elipsei descrise de electron.

Această ultimă valoare, cunoscută și sub denumirea de număr quantum azimutal, a fost desemnată cu litera "I" și dobândește valori cuprinse între 0 și n-1, unde n reprezintă numărul cuantic al atomului.

În funcție de valoarea numărului quantum azimutal, Sommerfeld a atribuit diferite denumiri pentru orbite, după cum se arată mai jos:

- l = 0 → S. orbitale

- l = 1 → principalul orbital orbital p.

- l = 2 → orbital orbital difuz d.

- I = 3 → orbital orbital fundamental f.

În plus, Sommerfeld a indicat că nucleul atomilor nu era static. Conform modelului propus de el, nucleul și electronii se mișcă în jurul centrului de masă al atomului.

limitări

Principalele deficiențe ale modelului atomic al lui Sommerfeld sunt următoarele:

- Presupunerea că impulsul unghiular este cuantificat ca produs al masei prin viteza și raza de mișcare este falsă. Momentul unghiular depinde de natura valului de electroni.

- Modelul nu specifică ce declanșează saltul unui electron de la o orbită în alta, nici nu poate descrie comportamentul sistemului în timpul tranziției electronului între orbite stabile.

- În conformitate cu preceptele modelului, este imposibil să se cunoască intensitatea frecvențelor emisiilor spectrale.

referințe

1. Bathia, L. (2017). Model atomic Sommerfeld. Adus de la: chemistryonline.guru.
2. Explicați în detaliu modul în care Sommerfeld a extins teoria Bohr (s.f.). Adus de la: thebigger.com
3. Méndez, A. (2010). Modelul atomic al lui Sommerfeld. Adus de la: quimica.laguia2000.com
4. Modelul atomic al lui Bohr-Sommerfeld (s.f.). IES Magdalena. Avilés, Spania. Adus de la: fisquiweb.es
5. Parker, P. (2001). Modelul atomului Bohr-Sommerfeld. Proiectul Physnet. Universitatea de Stat din Michigan. Michigan, SUA. Adus de la: fiznet.org