Atom Modell av Sommerfeld Egenskaper, Postulat och Begränsningar

den Sommerfelds atommodell är en förbättrad version av Bohr-modellen, där elektronernas beteende förklaras av förekomsten av olika energinivåer inom atomen. Arnold Sommerfeld publicerade sitt förslag 1916 och förklarade begränsningarna av denna modell genom att tillämpa Einsteins relativitetsteori.

Den enastående tyska fysikern fann att i vissa atomer nådde elektronerna hastigheter nära ljusets hastighet. Med tanke på detta valde han att basera sin analys på relativistisk teori. Detta beslut var kontroversiellt för tiden, eftersom relativitetsteorin ännu inte hade accepterats i det vetenskapliga samfundet.

På så sätt utmanade Sommerfeld de tidens vetenskapliga föreskrifter och tog en annan inställning till atommodellering.

index

• 1 Egenskaper 
  • 1.1 Begränsningar av Bohr-atommodellen
  • 1.2 Sommerfelds bidrag
• 2 Experiment
• 3 postulat
  • 3.1 Huvudkvantumnumret "n"
  • 3.2 Sekundärt kvantnummer "I"
• 4 begränsningar
• 5 referenser

särdrag 

Begränsningar av Bohrs atommodell

Sommerfelds atommodell framträder för att förbättra bristerna i Bohrs atommodell. Förslaget till denna modell, i breda streck, är följande:

- Elektroner beskriver cirkulära banor runt kärnan, utan att utstråla energi.

- Inte alla banor var möjliga. Endast banor aktiveras vars vinkelmoment hos elektronen uppfyller vissa egenskaper. Det är värt att notera att vinkelmomentet hos en partikel beror på ett kompendium med alla dess storlekar (hastighet, massa och avstånd) i förhållande till vändpunkten.

- Den energi som frigörs när en elektron faller från en bana till en annan, avges i form av ljusenergi (foton).

Även om Bohrs atommodell perfekt beskriver väteatorns beteende, var dess postulat inte replikerbara till andra typer av element.

Vid analys av spektra erhållna från atomer av andra element än väte upptäcktes det att elektroner som befanns på samma energinivå kunde innehålla olika energier.

Således var varje modellens baser möjlig att refutera från den klassiska fysikens perspektiv. I följande lista beskrivs de teorier som strider mot modellen enligt tidigare nummerering:

- Enligt Maxwells elektromagnetiska lagar avger alla laddningar som utsätts för en viss acceleration energi i form av elektromagnetisk strålning.

- Med tanke på läget för klassisk fysik var det otänkbart att en elektron inte kunde bana fritt på något avstånd från kärnan.

- Därefter hade det vetenskapliga samfundet en fast övertygelse om ljusets vågform, och tanken att presentera sig som en partikel var inte tänkt förrän då..

Sommerfelds bidrag

Arnold Sommerfeld konstaterade att energiförskjutningen mellan elektronerna - trots att de var på samma energinivå - berodde på förekomsten av energinivåer inom varje nivå.

Sommerfeld var baserat på Coulombs lag att ange att om en elektron utsätts för en kraft som är omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet, bör banan beskrivits vara elliptisk och inte strikt en cirkulär.

Dessutom grundades det på Einsteins relativitetsteori för att ge en annan behandling av elektroner och utvärdera deras beteende baserat på de hastigheter som nås av dessa grundläggande partiklar.

experiment

Användningen av högupplösta spektrum för analys av atomteori avslöjade förekomsten av mycket fina spektrallinjer Niels Bohr hade inte upptäckts, och för vilken modell som föreslagits av den inte ger lösning.

Mot bakgrund av detta upprepade Sommerfeld experimenten med ljusnedbrytning i sitt elektromagnetiska spektrum genom att använda nästa generationens elektroskopor då.

Från deras undersökningar Sommerfeld dra slutsatsen att den energi som finns i den stationära elektronomloppsbana beror på längden på semiaxes av ellipsen som beskriver denna bana.

Detta beroende beror på kvoten som existerar mellan längden på halvmaxen och längden på ellipsens halvmaxa, och dess värde är relativt.

När en elektron ändras från en energinivå till en annan, kan olika banor aktiveras beroende på längden på ellipsens halvmaxa..

Dessutom observerade Sommerfeld också att spektrallinjerna utvecklades. Förklaringen som forskaren tillskrivit för detta fenomen var banans mångsidighet, eftersom dessa kan vara antingen elliptiska eller cirkulära.

På detta sätt förklarade Sommerfeld varför tunna spektrallinjer uppskattades när analysen utfördes med spektroskop.

postulat

Efter flera månader av studier med Coulombs lag och relativitetsteorin för att förklara bristerna i Bohr-modellen, meddelade Sommerfeld i 1916 två grundläggande ändringar på ovanstående modell:

- Banor av elektroner kan vara cirkulära eller elliptiska.

- Elektronerna når relativistiska hastigheter; det vill säga värden nära ljusets hastighet.

Sommerfeld definierade två kvantvariabler som tillåter att beskriva orbitalvinkelmomentet och formen av orbitalen för varje atom. Dessa är:

Huvudkvantumtalet "n"

Kvantisera ellipsens halvmaxel som beskrivs av elektronen.

Sekundärt kvantnummer "I"

Kvantifiera den mindre ellipsens mindre semiax som beskrivs av elektronen.

Detta senare värde, även känd som bankvanttal, betecknades med bokstaven "I" och förvärvar värden som sträcker sig från 0 till n-1, som är den huvudkvanttal atom.

Beroende på värdet av det azimutala kvanttalet tilldelade Sommerfeld olika benämningar för banorna, enligt nedan:

- l = 0 → S orbitaler.

- l = 1 → huvudomloppet orbital s.

- l = 2 → diffus orbitalt orbital d.

- I = 3 → fundamental orbital orbital f.

Dessutom indikerade Sommerfeld att kärnorna i atomerna inte var statiska. Enligt den modell som han föreslagit rör sig både kärnan och elektronerna runt atomens massa.

begränsningar

De största bristerna i Sommerfelds atommodell är följande:

- Antagandet att vinkelmomentet kvantiseras som en produkt av massa med hastighet och rörelsesradie är falskt. Vinkelmomentet beror på elektronvågens natur.

- Modellen anger inte vad som utlöser en elektrons hopp från en omgång till en annan, och kan inte heller beskriva systemets beteende under övergången av elektronen mellan stabila banor.

- Enligt modellens föreskrifter är det omöjligt att känna till intensiteten hos spektralemissionfrekvenserna.

referenser

1. Bathia, L. (2017). Sommerfeld atommodell. Hämtad från: chemistryonline.guru.
2. Förklara i detalj hur Sommerfeld utvidgade Bohr Theory (s.f.). Hämtad från: thebigger.com
3. Méndez, A. (2010). Atommodell av Sommerfeld. Hämtad från: quimica.laguia2000.com
4. Atommodell av Bohr-Sommerfeld (s.f.). IES Magdalena. Avilés, Spanien. Hämtat från: fisquiweb.es
5. Parker, P. (2001). Bohr-Sommerfeld-modellen av atom. Project Physnet. Michigan State University. Michigan, USA Hämtad från: physnet.org