Поделиться:
Атомная модель характеристик Зоммерфельда, постулаты и ограничения
Атомная модель Зоммерфельда является улучшенной версией модели Бора, в которой поведение электронов объясняется существованием различных уровней энергии внутри атома. Арнольд Зоммерфельд опубликовал свое предложение в 1916 году, объясняющее ограничения этой модели, применяя теорию относительности Эйнштейна.
Выдающийся немецкий физик обнаружил, что в некоторых атомах электроны достигают скоростей, близких к скорости света. В связи с этим он решил основывать свой анализ на релятивистской теории. Это решение было спорным для того времени, так как к тому времени теория относительности еще не была принята в научном сообществе..
Таким образом, Зоммерфельд бросил вызов научным принципам того времени и применил иной подход к атомному моделированию..
индекс
- 1 Характеристики
- 1.1 Ограничения атомной модели Бора
- 1.2 Вклад Зоммерфельда
- 2 Эксперимент
- 3 постулата
- 3.1 Главное квантовое число "n"
- 3.2 Вторичное квантовое число «Я»
- 4 ограничения
- 5 ссылок
черты
Ограничения атомной модели Бора
Атомная модель Зоммерфельда появляется, чтобы усовершенствовать недостатки атомной модели Бора. Предложения этой модели, в общих чертах, следующие:
- Электроны описывают круговые орбиты вокруг ядра, не излучая энергию.
- Не все орбиты были возможны. Разрешены только орбиты, у которых момент импульса электрона соответствует определенным характеристикам. Стоит отметить, что момент импульса частицы зависит от компендиума всех ее величин (скорости, массы и расстояния) относительно центра поворота.
- Энергия, выделяемая при спуске электрона с одной орбиты на другую, излучается в виде энергии света (фотона)..
Хотя атомная модель Бора прекрасно описала поведение атома водорода, его постулаты не могли быть воспроизведены для других типов элементов.
При анализе спектров, полученных от атомов элементов, отличных от водорода, было обнаружено, что электроны, находящиеся на одном и том же энергетическом уровне, могут содержать разные энергии.
Таким образом, каждая из основ модели была опровергнута с точки зрения классической физики. В следующем списке подробно изложены теории, противоречащие модели, согласно предыдущей нумерации:
- Согласно электромагнитным законам Максвелла, все заряды, подверженные определенному ускорению, излучают энергию в форме электромагнитного излучения..
- Учитывая положение классической физики, было немыслимо, чтобы электрон не мог свободно вращаться на любом расстоянии от ядра..
- К тому времени научное сообщество уже твердо убеждалось в волновой природе света, и идея представить себя как частицу не рассматривалась до тех пор..
Вклад Зоммерфельда
Арнольд Зоммерфельд пришел к выводу, что разность энергий между электронами - даже если они находились на одном и том же энергетическом уровне - была обусловлена наличием энергетических подуровней внутри каждого уровня.
Зоммерфельд полагался на закон Кулона, утверждая, что если на электрон действует сила, обратно пропорциональная квадрату расстояния, описанный путь должен быть эллиптическим, а не строго круговым.
Кроме того, он основывался на теории относительности Эйнштейна, чтобы по-разному относиться к электронам и оценивать их поведение на основе скоростей, достигнутых этими фундаментальными частицами..
эксперимент
Использование спектроскопов высокого разрешения для анализа атомной теории выявило существование очень тонких спектральных линий, которые Нильс Бор не обнаружил, и для которых предложенная им модель не дала решения.
В связи с этим Зоммерфельд повторил эксперименты по разложению света в его электромагнитном спектре, используя к тому времени электроскопы следующего поколения..
Из своих исследований Зоммерфельд пришел к выводу, что энергия, содержащаяся в неподвижной орбите электрона, зависит от длины полуоси эллипса, который описывает указанную орбиту.
Эта зависимость определяется отношением, которое существует между длиной большой полуоси и длиной большой полуоси эллипса, и ее значение является относительным.
Поэтому, когда электрон переходит с одного энергетического уровня на другой более низкий, могут быть задействованы разные орбиты в зависимости от длины большой полуоси эллипса..
Кроме того, Зоммерфельд также заметил, что спектральные линии разворачивались. Объяснение, которое ученый приписал этому явлению, было универсальностью орбит, так как они могли быть или эллиптическими или круглыми.
Таким образом, Зоммерфельд объяснил, почему тонкие спектральные линии были оценены при выполнении анализа с помощью спектроскопа..
постулаты
После нескольких месяцев исследований, применявших закон Кулона и теорию относительности для объяснения недостатков модели Бора, в 1916 году Зоммерфельд объявил о двух основных модификациях упомянутой модели:
- Орбиты электронов могут быть круглыми или эллиптическими.
- Электроны достигают релятивистских скоростей; то есть значения, близкие к скорости света.
Зоммерфельд определил две квантовые переменные, которые позволяют описать орбитальный угловой момент и форму орбитали для каждого атома. Это:
Основное квантовое число "n"
Квантовать большую полуось эллипса, описываемого электроном.
Вторичное квантовое число "Я"
Квантовать малую полуось эллипса, описанного электроном.
Это последнее значение, также известное как азимутальное квантовое число, обозначено буквой «I» и принимает значения в диапазоне от 0 до n-1, где n - главное квантовое число атома.
В зависимости от значения азимутального квантового числа Зоммерфельд назначил разные номиналы для орбит, как подробно описано ниже:
- l = 0 → S орбиталей.
- l = 1 → главная орбитальная орбита p.
- l = 2 → диффузная орбитальная орбита d.
- I = 3 → фундаментальная орбитальная орбита f.
Кроме того, Зоммерфельд указал, что ядро атомов не было статичным. Согласно предложенной им модели ядро и электроны движутся вокруг центра масс атома..
ограничения
Основными недостатками атомной модели Зоммерфельда являются следующие:
- Предположение, что угловой момент квантуется как произведение массы на скорость и радиус движения, неверно. Угловой момент зависит от характера электронной волны.
- Модель не определяет, что запускает скачок электрона с одной орбиты на другую, и не может описать поведение системы при переходе электрона между устойчивыми орбитами..
- По заповедям модели невозможно узнать интенсивность спектральных частот излучения.
ссылки
- Bathia, L. (2017). Модель атома Зоммерфельда. Получено от: chemonline.guru.
- Объясните подробно, как Зоммерфельд расширил Теорию Бора (s.f.). Получено с: thebigger.com
- Мендес А. (2010). Атомная модель Зоммерфельда. Получено с: quimica.laguia2000.com
- Атомная модель Бора-Зоммерфельда (с.ф.). IES Магдалена. Авилес, Испания. Получено от: fisquiweb.es
- Паркер, П. (2001). Модель атома Бора-Зоммерфельда. Проект Физнет. Университет штата Мичиган. Мичиган, США Получено с: physnet.org