Atomic Model of Sommerfeld Kenmerken, Postulaten en Beperkingen

de Het atomaire model van Sommerfeld is een verbeterde versie van het Bohr-model, waarin het gedrag van elektronen wordt verklaard door het bestaan ​​van verschillende energieniveaus binnen het atoom. Arnold Sommerfeld publiceerde zijn voorstel in 1916 en legde de beperkingen van dit model uit door Einstein's relativiteitstheorie toe te passen.

De uitstekende Duitse fysicus ontdekte dat de elektronen in sommige atomen snelheden bereikten die dicht bij de snelheid van het licht lagen. Met het oog hierop, koos hij ervoor om zijn analyse te baseren op de relativistische theorie. Deze beslissing was voor die tijd controversieel, omdat de relativiteitstheorie tegen die tijd nog niet was geaccepteerd in de wetenschappelijke gemeenschap.

Op deze manier daagde Sommerfeld de wetenschappelijke voorschriften van die tijd uit en ging een andere benadering van atomaire modellering in.

index

• 1 Kenmerken 
  • 1.1 Beperkingen van het atomaire model van Bohr
  • 1.2 De bijdrage van Sommerfeld
• 2 Experiment
• 3 Postulaten
  • 3.1 Hoofdkwantumnummer "n"
  • 3.2 Secundair kwantumnummer "I"
• 4 Beperkingen
• 5 Referenties

features 

Beperkingen van het atomaire model van Bohr

Het atomaire model van Sommerfeld komt naar voren om de tekortkomingen van het atomaire model van Bohr te perfectioneren. De proposities van dit model, in grote lijnen, zijn de volgende:

- Elektronen beschrijven cirkelvormige banen rond de kern, zonder energie uit te stralen.

- Niet alle banen waren mogelijk. Alleen banen worden ingeschakeld waarvan het impulsmoment van het elektron aan bepaalde kenmerken voldoet. Het is vermeldenswaard dat het impulsmoment van een deeltje afhangt van een compendium van al zijn magnitudes (snelheid, massa en afstand) ten opzichte van het midden van de draai.

- De energie die vrijkomt wanneer een elektron van de ene naar de andere baan afdaalt, wordt uitgezonden in de vorm van lichtenergie (foton).

Hoewel het atoommodel van Bohr perfect het gedrag van het waterstofatoom beschreef, waren de postulaten ervan niet repliceerbaar naar andere soorten elementen.

Bij het analyseren van de spectra verkregen uit atomen van andere elementen dan waterstof, werd gedetecteerd dat elektronen die zich op hetzelfde energieniveau bevonden verschillende energieën konden bevatten..

Aldus was elk van de grondslagen van het model weerlegbaar vanuit het perspectief van de klassieke fysica. In de volgende lijst worden de theorieën beschreven die in tegenspraak zijn met het model, volgens de vorige nummering:

- Volgens Maxwells elektromagnetische wetten zenden alle ladingen die aan een bepaalde versnelling worden blootgesteld energie uit in de vorm van elektromagnetische straling.

- Gezien de positie van de klassieke natuurkunde was het ondenkbaar dat een elektron niet vrij kon cirkelen op enige afstand van de kern.

- Tegen die tijd had de wetenschappelijke gemeenschap een vaste overtuiging over de golfkarakteristiek van licht, en het idee om zichzelf als een deeltje te presenteren werd tot die tijd niet overwogen..

De bijdrage van Sommerfeld

Arnold Sommerfeld concludeerde dat het energieverschil tussen de elektronen - hoewel ze zich op hetzelfde energieniveau bevonden - te wijten was aan het bestaan ​​van energiesub-niveaus binnen elk niveau.

Sommerfeld vertrouwde op de wet van Coulomb om te stellen dat als een elektron wordt onderworpen aan een kracht die omgekeerd evenredig is met het kwadraat van de afstand, het beschreven pad elliptisch en niet strikt circulair moet zijn.

Bovendien was het gebaseerd op de relativiteitstheorie van Einstein om elektronen een andere behandeling te geven en hun gedrag te evalueren op basis van de snelheden die deze fundamentele deeltjes bereikten.

experiment

Het gebruik van hoge resolutie spectroscopen voor de analyse van de atoomtheorie onthulde het bestaan ​​van zeer fijne spectraallijnen die Niels Bohr niet had ontdekt en waarvoor het door hem voorgestelde model geen oplossing bood.

Met het oog hierop herhaalde Sommerfeld de experimenten van de afbraak van licht in zijn elektromagnetische spectrum door tegen die tijd gebruik te maken van elektroscopen van de volgende generatie.

Sommerfeld concludeerde uit zijn onderzoek dat de energie die zich in de stationaire baan van het elektron bevindt, afhangt van de lengtes van de halfsneden van de ellips die de baan beschrijven.

Deze afhankelijkheid wordt gegeven door het quotiënt dat bestaat tussen de lengte van de halve lange as en de lengte van de halve lange as van de ellips, en de waarde ervan is relatief.

Daarom kan, wanneer een elektron van het ene energieniveau in een ander lager verandert, verschillende banen worden geactiveerd, afhankelijk van de lengte van de halve lange as van de ellips..

Bovendien merkte Sommerfeld ook op dat de spectraallijnen zich ontvouwden. De verklaring die de wetenschapper aan dit fenomeen toeschreef, was de veelzijdigheid van de banen, omdat deze elliptisch of cirkelvormig konden zijn..

Op deze manier legde Sommerfeld uit waarom dunne spectraallijnen werden gewaardeerd bij het uitvoeren van de analyse met de spectroscoop.

postulaten

Na enkele maanden van studies waarin de wet van Coulomb en de relativiteitstheorie werden toegepast om de tekortkomingen van Bohr's model te verklaren, kondigde Sommerfeld in 1916 twee basisaanpassingen aan voor het genoemde model:

- De banen van elektronen kunnen cirkelvormig of elliptisch zijn.

- Elektronen bereiken relativistische snelheden; dat wil zeggen, waarden die dicht bij de snelheid van het licht zijn.

Sommerfeld definieerde twee kwantumvariabelen die het mogelijk maken de orbitale impulsmoment en de vorm van de orbitaal voor elk atoom te beschrijven. Dit zijn:

Hoofdkwantumnummer "n"

Kwantiseer de halve lange as van de ellips beschreven door het elektron.

Secundair kwantumnummer "I"

Kwantiseer de kleine semiaxis van de ellips beschreven door het elektron.

Deze laatste waarde, ook wel azimuthal quantumnummer genoemd, werd aangeduid met de letter "I" en verwerft waarden van 0 tot n-1, waarbij n het belangrijkste kwantumnummer van het atoom is.

Afhankelijk van de waarde van het azimutale kwantumnummer, heeft Sommerfeld verschillende coupures toegekend voor de banen, zoals hieronder beschreven:

- l = 0 → S orbitalen.

- l = 1 → hoofdorbitale orbitaal p.

- l = 2 → diffuse orbitale orbitaal d.

- I = 3 → fundamentele orbitale orbital f.

Bovendien gaf Sommerfeld aan dat de kern van de atomen niet statisch was. Volgens het door hem voorgestelde model bewegen zowel de kern als de elektronen rond het middelpunt van de massa van het atoom.

beperkingen

De belangrijkste tekortkomingen van het atomaire model van Sommerfeld zijn de volgende:

- De aanname dat impulsmoment wordt gekwantiseerd als een product van massa door snelheid en bewegingsradius, is onjuist. Het impulsmoment is afhankelijk van de aard van de elektronengolf.

- Het model specificeert niet wat de sprong van een elektron van de ene baan naar de andere triggert, noch kan het het gedrag van het systeem beschrijven tijdens de overgang van het elektron tussen stabiele banen.

- Volgens de voorschriften van het model is het onmogelijk om de intensiteit van de spectrale uitzendfrequenties te kennen.

referenties

1. Bathia, L. (2017). Sommerfeld-atomisch model. Teruggeplaatst van: chemistryonline.guru.
2. Leg in detail uit hoe Sommerfeld de Bohr Theorie (s.f.) heeft uitgebreid. Teruggeplaatst van: thebigger.com
3. Méndez, A. (2010). Atoommodel van Sommerfeld. Teruggeplaatst van: quimica.laguia2000.com
4. Atoommodel van Bohr-Sommerfeld (s.f.). IES The Magdalena. Avilés, Spanje. Teruggeplaatst van: fisquiweb.es
5. Parker, P. (2001). Het Bohr-Sommerfeld-model van atoom. Project Physnet. Michigan State University. Michigan, VS. Teruggeplaatst van: physnet.org