Model atomowy charakterystyk Sommerfelda, postulaty i ograniczenia

The Model atomowy Sommerfelda jest ulepszoną wersją modelu Bohra, w której zachowanie elektronów tłumaczone jest istnieniem różnych poziomów energii w atomie. Arnold Sommerfeld opublikował swoją propozycję w 1916 r., Wyjaśniając ograniczenia tego modelu, stosując teorię względności Einsteina.

Wybitny niemiecki fizyk odkrył, że w niektórych atomach elektrony osiągają prędkości zbliżone do prędkości światła. W związku z tym postanowił oprzeć swoją analizę na teorii relatywistycznej. Decyzja ta była kontrowersyjna na razie, ponieważ teoria względności nie została jeszcze zaakceptowana w społeczności naukowej.

W ten sposób Sommerfeld zakwestionował ówczesne wskazania naukowe i zastosował inne podejście do modelowania atomowego.

Indeks

• 1 Charakterystyka 
  • 1.1 Ograniczenia modelu atomowego Bohra
  • 1.2 Wkład Sommerfelda
• 2 Eksperymentuj
• 3 postulaty
  • 3.1 Główna liczba kwantowa „n”
  • 3.2 Wtórna liczba kwantowa „I”
• 4 Ograniczenia
• 5 referencji

Funkcje 

Ograniczenia modelu atomowego Bohra

Model atomowy Sommerfelda wyłania się, aby udoskonalić braki modelu atomowego Bohra. Zdania tego modelu, w szerokich uderzeniach, są następujące:

- Elektrony opisują okrągłe orbity wokół jądra, nie emitując energii.

- Nie wszystkie orbity były możliwe. Włączone są tylko orbity, których moment pędu elektronu spełnia pewne cechy. Warto zauważyć, że moment pędu cząstki zależy od kompendium wszystkich jego wielkości (prędkość, masa i odległość) w odniesieniu do środka obrotu.

- Energia uwalniana, gdy elektron schodzi z jednej orbity na drugą, jest emitowana w postaci energii świetlnej (foton).

Chociaż model atomowy Bohra doskonale opisał zachowanie atomu wodoru, jego postulaty nie były replikowane na inne typy elementów.

Analizując widma otrzymane z atomów pierwiastków innych niż wodór, wykryto, że elektrony znajdujące się na tym samym poziomie energii mogą zawierać różne energie.

Tak więc każda z podstaw modelu była obalalna z perspektywy fizyki klasycznej. Na poniższej liście znajdują się szczegółowe teorie sprzeczne z modelem, zgodnie z poprzednią numeracją:

- Zgodnie z prawami elektromagnetycznymi Maxwella wszystkie ładunki poddane pewnym przyspieszeniom emitują energię w postaci promieniowania elektromagnetycznego.

- Biorąc pod uwagę pozycję klasycznej fizyki, było nie do pomyślenia, by elektron nie mógł swobodnie krążyć po orbicie w dowolnej odległości.

- Do tego czasu społeczność naukowa miała silne przekonanie o falowej naturze światła, a idea przedstawiania się jako cząstka nie była do tej pory rozważana..

Wkład Sommerfelda

Arnold Sommerfeld doszedł do wniosku, że różnica energii między elektronami - nawet jeśli były na tym samym poziomie energii - wynikała z istnienia pod-poziomów energii w obrębie każdego poziomu.

Sommerfeld oparł się na prawie kulombowskim, aby stwierdzić, że jeśli elektron jest poddany sile odwrotnie proporcjonalnej do kwadratu odległości, opisana ścieżka powinna być eliptyczna i nie ściśle kołowa.

Ponadto opierał się na teorii względności Einsteina, aby dać inne traktowanie elektronom i ocenić ich zachowanie w oparciu o prędkości osiągane przez te cząstki podstawowe.

Eksperymentuj

Zastosowanie wysokorozdzielczych spektroskopów do analizy teorii atomowej ujawniło istnienie bardzo drobnych linii widmowych, których Niels Bohr nie wykrył, i dla których zaproponowany przez niego model nie zapewniał rozwiązania.

W związku z tym Sommerfeld powtórzył eksperymenty rozkładu światła w jego widmie elektromagnetycznym, używając do tego elektroskopów nowej generacji..

Z jego badań Sommerfeld wywnioskował, że energia zawarta w stacjonarnej orbicie elektronu zależy od długości półkul elipsy, która opisuje wspomnianą orbitę.

Zależność ta jest podawana przez iloraz, który istnieje między długością osi półśredniej a długością półśredniej osi elipsy, a jej wartość jest względna.

Dlatego też, gdy elektron zmienia się z jednego poziomu energii na niższy, różne orbity mogą być włączone w zależności od długości półosi średniej elipsy..

Ponadto Sommerfeld zaobserwował również, że linie widmowe rozwijają się. Wyjaśnieniem, które naukowiec przypisał temu zjawisku, była wszechstronność orbit, ponieważ mogą one być eliptyczne lub okrągłe.

W ten sposób Sommerfeld wyjaśnił, dlaczego cienkie linie widmowe zostały docenione podczas analizy za pomocą spektroskopu.

Postulaty

Po kilku miesiącach badań, w których zastosowano prawo Coulomba i teorię względności w celu wyjaśnienia wad modelu Bohra, w 1916 r. Sommerfeld ogłosił dwie podstawowe modyfikacje wspomnianego modelu:

- Orbity elektronów mogą być okrągłe lub eliptyczne.

- Elektrony osiągają prędkości relatywistyczne; to znaczy wartości zbliżone do prędkości światła.

Sommerfeld zdefiniował dwie zmienne kwantowe, które pozwalają opisać orbitalny moment pędu i kształt orbitalu dla każdego atomu. Są to:

Główna liczba kwantowa „n”

Kwantyzuj półośną oś elipsy opisaną przez elektron.

Wtórna liczba kwantowa „I”

Kwantyzuj mniejsze półokrągłe elipsy opisane przez elektron.

Ta ostatnia wartość, znana również jako azymutalna liczba kwantowa, została oznaczona literą „I” i uzyskuje wartości w zakresie od 0 do n-1, gdzie n jest główną liczbą kwantową atomu.

W zależności od wartości azymutalnej liczby kwantowej Sommerfeld przypisał różne nominały orbit, jak opisano poniżej:

- l = 0 → S orbitale.

- l = 1 → główny orbitalny orbital p.

- l = 2 → rozproszony orbital orbital d.

- I = 3 → podstawowy orbital orbital f.

Ponadto Sommerfeld wskazał, że jądro atomów nie jest statyczne. Zgodnie z proponowanym przez niego modelem, zarówno jądro, jak i elektrony poruszają się wokół środka masy atomu.

Ograniczenia

Główne wady modelu atomowego Sommerfelda są następujące:

- Założenie, że moment pędu jest kwantyzowany jako iloczyn masy przez prędkość i promień ruchu, jest fałszywe. Moment pędu zależy od natury fali elektronowej.

- Model nie określa, co powoduje przeskok elektronu z jednej orbity na drugą, ani nie może opisać zachowania systemu podczas przejścia elektronu między stabilnymi orbitami.

- Zgodnie z zaleceniami modelu nie można znać intensywności widmowych częstotliwości emisji.

Referencje

1. Bathia, L. (2017). Model atomowy Sommerfelda. Źródło: chemistryonline.guru.
2. Wyjaśnij szczegółowo, jak Sommerfeld rozszerzył teorię Bohra (s.f.). Źródło: thebigger.com
3. Méndez, A. (2010). Model atomowy Sommerfeld. Źródło: quimica.laguia2000.com
4. Model atomowy Bohra-Sommerfelda (s.f.). IES The Magdalena. Avilés, Hiszpania. Źródło: fisquiweb.es
5. Parker, P. (2001). Model atomu Bohra-Sommerfelda. Project Physnet. Michigan State University. Michigan, USA Źródło: physnet.org