Атомният модел на характеристиките, постулатите и ограниченията на Зоммерфелд

на Атомният модел на Зоммерфелд е подобрена версия на модела на Бор, в която поведението на електроните се обяснява с наличието на различни енергийни нива в атома. Арнолд Зоммерфелд публикува предложението си през 1916 г., като обяснява ограниченията на този модел, като прилага теорията на относителността на Айнщайн..

Изключителният немски физик откри, че при някои атоми електроните достигат скорости, близки до скоростта на светлината. С оглед на това той избра да основава своя анализ на релативистката теория. Това решение е противоречиво за времето, тъй като теорията на относителността още не е била приета в научната общност.

По този начин Соммерфелд оспори научните правила от онова време и взе различен подход към атомното моделиране.

индекс

• 1 Характеристики 
  • 1.1 Ограничения на атомния модел на Бор
  • 1.2 Приносът на Sommerfeld
• 2 Експеримент
• 3 Постулати
  • 3.1 Основен квантов номер "n"
  • 3.2 Средно квантово число "I"
• 4 Ограничения
• 5 Препратки

функции 

Ограничения на атомния модел на Бор

Атомният модел на Зоммерфелд се появява, за да усъвършенства недостатъците на атомния модел на Бор. Предложенията на този модел, като цяло, са следните:

- Електроните описват кръгови орбити около ядрото, без да излъчват енергия.

- Не всички орбити са възможни. Позволени са само орбити, чийто ъглови момент на електрона отговаря на определени характеристики. Заслужава да се отбележи, че ъгловият импулс на частица зависи от компендиума на всичките му величини (скорост, маса и разстояние) по отношение на центъра на завоя..

- Енергията, която се освобождава, когато един електрон слиза от една орбита в друга, се излъчва под формата на светлинна енергия (фотон).

Въпреки че атомният модел на Бора отлично описва поведението на водородния атом, неговите постулати не се възпроизвеждат с други видове елементи.

Когато се анализират спектрите, получени от атоми на елементи, различни от водород, се установи, че електроните, разположени на същото енергийно ниво, могат да съдържат различни енергии..

Така всяка от основите на модела е опровергана от гледна точка на класическата физика. В следващия списък са представени подробни теории, които противоречат на модела, съгласно предишното номериране:

- Според електромагнитните закони на Максуел всички заряди, подложени на определено ускорение, излъчват енергия под формата на електромагнитно излъчване..

- Като се има предвид позицията на класическата физика, беше немислимо един електрон да не може да се движи свободно на всяко разстояние от ядрото.

- Дотогава научната общност имаше твърдо убеждение във вълновата природа на светлината, а идеята да се представя като частица дотогава не бе обмисляна..

Приносът на Sommerfeld

Арнолд Зоммерфелд заключи, че енергийната разлика между електроните - въпреки че са на същото енергийно ниво - се дължи на съществуването на под-нива на енергия във всяко ниво.

Зоммерфелд разчита на закона на Кулон, за да заяви, че ако един електрон е подложен на сила обратно пропорционална на квадрата на разстоянието, описаната пътека трябва да бъде елиптична и не е строго кръгова..

В допълнение, тя се основава на теорията на относителността на Айнщайн, за да даде различно третиране на електроните и да оцени тяхното поведение на базата на скоростите, достигнати от тези фундаментални частици..

експеримент

Използването на спектроскопи с висока разделителна способност за анализ на атомната теория разкри съществуването на много фини спектрални линии, които Нилс Бор не е открил и за които предложеният от него модел не предлага решение..

С оглед на това, Sommerfeld повтаря експериментите на разлагане на светлина в своя електромагнитен спектър чрез използване на електроскопи от следващо поколение дотогава.

От неговите изследвания, Зоммерфелд заключи, че енергията, съдържаща се в стационарната орбита на електрона, зависи от дължините на полуосите на елипсата, която описва тази орбита..

Тази зависимост се дава от частното, което съществува между дължината на полуосевата ос и дължината на полуосевата ос на елипсата, а нейната стойност е относителна.

Следователно, когато електрони се променят от едно енергийно ниво към друго по-ниско, различни орбити могат да бъдат активирани в зависимост от дължината на полуосевата ос на елипсата..

Освен това, Зоммерфелд също отбелязва, че спектралните линии се разгъват. Обяснението, което ученият приписва на това явление, е гъвкавостта на орбитите, тъй като те могат да бъдат или елипсови, или кръгови.

По този начин, Sommerfeld обяснява защо тънки спектрални линии са оценени при извършване на анализа със спектроскопа.

постулати

След няколко месеца проучвания, прилагащи кулонския закон и теорията на относителността, за да обяснят недостатъците на модела на Бор, през 1916 г. Соммерфелд обяви две основни модификации на споменатия модел:

- Орбитите на електроните могат да бъдат кръгли или елиптични.

- Електроните достигат релативистични скорости; т.е. стойности, близки до скоростта на светлината.

Зоммерфелд дефинира две квантови променливи, които позволяват да се опише орбиталния ъглов момент и формата на орбитата за всеки атом. Това са:

Основно квантово число "n"

Квантува полуосевата ос на елипсата, описана от електрона.

Вторичен квантов номер "I"

Квантовете на незначителната полуоксия на елипсата, описана от електрона.

Тази последна стойност, известна също като азимутално квантово число, е обозначена с буквата "I" и придобива стойности, вариращи от 0 до n-1, където п е основният квантов номер на атома.

В зависимост от стойността на азимутното квантово число, Sommerfeld е присвоил различни деноминации за орбитите, както е описано по-долу:

- l = 0 → S орбитали.

- l = 1 → главна орбитална орбитала p.

- l = 2 → дифузна орбитална орбитала d.

- I = 3 → фундаментална орбитална орбитална f.

В допълнение, Sommerfeld посочи, че ядрото на атомите не е статично. Според модела, предложен от него, както ядрото, така и електроните се движат около центъра на масата на атома.

ограничения

Основните недостатъци на атомния модел на Sommerfeld са следните:

- Предположението, че ъгловият импулс е квантизирано като продукт на масата по скорост и радиус на движение, е невярно. Ъгловият импулс зависи от естеството на електронната вълна.

- Моделът не уточнява какво предизвиква скока на електрона от една орбита в друга, нито пък може да опише поведението на системата по време на прехода на електрона между стабилни орбити..

- Под предписанията на модела е невъзможно да се знае интензивността на спектралните емисионни честоти.

препратки

1. Bathia, L. (2017). Атомният модел на Зоммерфелд. Изтеглено от: chemistryonline.guru.
2. Обяснете подробно как Sommerfeld разшири теорията на Bohr (s.f.). Изтеглено от: thebigger.com
3. Méndez, A. (2010). Атомният модел на Зоммерфелд. Изтеглено от: quimica.laguia2000.com
4. Атомният модел на Bohr-Sommerfeld (s.f.). IES The Magdalena. Авилес, Испания. Изтеглено от: fisquiweb.es
5. Parker, P. (2001). Моделът на атома на Бор-Зоммерфелд. Проект Physnet. Университет Мичиган. Мичиган, САЩ Изтеглено от: physnet.org