A Sommerfeld-karakterisztikák atommodellje, a postulátumok és a korlátozások

az Sommerfeld atomi modellje a Bohr-modell továbbfejlesztett változata, amelyben az elektronok viselkedését az atomon belüli különböző energiaszintek magyarázzák. Sommerfeld Arnold 1916-ban közzétette javaslatát, amely Einstein relativitáselméletének alkalmazásával magyarázta e modell korlátait..

A kiemelkedő német fizikus megállapította, hogy néhány atomban az elektronok elérték a fénysebességhez közeli sebességet. Ennek fényében úgy döntött, hogy elemzését relativisztikus elméletre alapozza. Ez a döntés egyelőre ellentmondásos volt, mivel a relativitáselmélet még nem volt elfogadott a tudományos közösségben.

Ily módon Sommerfeld megkérdőjelezte az idő tudományos előírásait, és más megközelítést alkalmazott az atommodellezéshez.

index

• 1 Jellemzők 
  • 1.1 A Bohr atomi modell korlátai
  • 1.2 Sommerfeld hozzájárulása
• 2 Kísérlet
• 3 Postulálja
  • 3.1 "n" fő kvantumszám
  • 3.2 Másodlagos kvantumszám "I"
• 4 Korlátozások
• 5 Referenciák

jellemzői 

A Bohr atomi modell korlátai

Sommerfeld atomi modellje a Bohr atommodell hiányosságainak tökéletesítéséhez vezet. Ennek a modellnek a széles körű megfogalmazásai a következők:

- Az elektronok körkörös pályákat írnak le a mag körül, az energia sugárzása nélkül.

- Nem minden pálya volt lehetséges. Csak az orbiták vannak engedélyezve, amelyeknek az elektron szögsebessége bizonyos tulajdonságokkal rendelkezik. Érdemes megjegyezni, hogy egy részecske szögmozgása minden nagyságának (fordulatszám, tömeg és távolság) összességéből függ, a kör közepéhez viszonyítva..

- Az elektron által az egyik pályáról a másikra kilépő energia fényenergia (foton) formájában kerül kibocsátásra.

Bár a Bohr atomi modellje tökéletesen leírta a hidrogénatom viselkedését, addig a posztulátumok nem másolhatók más típusú elemekre.

A hidrogéntől eltérő elemek atomjaiból kapott spektrumok elemzése során azt tapasztaltuk, hogy az ugyanazon az energia szinten elhelyezkedő elektronok különböző energiákat tartalmazhatnak.

Így a modell minden egyes alapja a klasszikus fizika szempontjából visszautasítható volt. A következő listában részletesen ismertetjük azokat a elméleteket, amelyek ellentmondanak a modellnek az előző számozás szerint:

- Maxwell elektromágneses törvényei szerint az összes gyorsulásnak kitett töltés elektromágneses sugárzás formájában energiát bocsát ki.

- A klasszikus fizika helyzete miatt elképzelhetetlen volt, hogy egy elektron nem tudott szabadon keringeni a magtól a távolságtól.

- Addigra a tudományos közösség határozott meggyőződéssel rendelkezett a fény hullám jellegéről, és azt a gondolatot, hogy részecskéként mutatkozik be, addig nem vették figyelembe..

Sommerfeld hozzájárulása

Arnold Sommerfeld arra a következtetésre jutott, hogy az elektronok közötti energiakülönbség - annak ellenére, hogy ugyanabban az energiaszintben volt - az egyes szintek energia al-szintjeinek köszönhető..

Sommerfeld a Coulomb törvényére támaszkodva kijelentette, hogy ha egy elektron fordítottan arányos a távolság négyzetével, a leírt útnak elliptikusnak és nem szigorúan kör alakúnak kell lennie..

Ezen túlmenően az Einstein relativitáselméletén alapult, hogy az elektronokkal eltérő kezelést adjon, és ezeknek az alapvető részecskéknek a sebességén alapuló viselkedését értékeli..

kísérlet

A nagyfelbontású spektroszkópok használata az atomelmélet elemzésére rávilágított arra, hogy nagyon finom spektrális vonalak léteznek, amelyeket Niels Bohr nem észlelt, és amelyre az általa javasolt modell nem adott megoldást.

Ezt figyelembe véve Sommerfeld megismételte az elektromágneses spektrumában a fénykibontás kísérleteit a következő generációs elektroszkópok használatával..

Vizsgálataiból Sommerfeld arra a következtetésre jutott, hogy az elektron álló pályáján található energia az ellipszisnek a szóban forgó pályát leíró félszámainak hosszától függ..

Ezt a függőséget a félemor tengely hossza és az ellipszis félemajor tengelyének hossza közötti hányados adja, és értéke relatív.

Ezért, amikor egy elektron egy energiaszintről egy másik alacsonyabbra változik, akkor az ellipszis félemor tengelyének hosszától függően különböző pályák engedélyezhetők..

Sommerfeld azt is megfigyelte, hogy a spektrális vonalak kibontakoznak. Az a magyarázat, hogy a tudós ennek a jelenségnek tulajdonított, a pályák sokoldalúsága volt, mivel ezek lehetnek elliptikusak vagy kör alakúak..

Ily módon Sommerfeld elmagyarázta, hogy miért értékelik a vékony spektrális vonalak a spektroszkóp segítségével végzett elemzés során.

posztulátumokat

A Coulomb törvényt és a relativitáselméletet alkalmazó több hónapos tanulmányokat követően a Bohr modell hiányosságainak magyarázatára 1916-ban Sommerfeld két alapvető módosítást jelentett be az említett modellen:

- Az elektronok pályái kör alakúak vagy ellipszisek lehetnek.

- Az elektronok relativisztikus sebességet érnek el; azaz a fénysebességhez közeli értékek.

Sommerfeld két kvantumváltozót definiált, amelyek lehetővé teszik az orbitális szögmozgást és az egyes atomok orbitális alakjának leírását. Ezek a következők:

"N" fő kvantumszám

Mérje meg az elektron által leírt ellipszis félemajor tengelyét.

Másodlagos "I" kvantumszám

Mérje meg az elektron által leírt ellipszis kisebb félszemét.

Ezt az utolsó értéket, más néven azimutális kvantumszámot, az "I" betűvel jelöljük, és 0 és n-1 közötti értékeket kapunk, ahol n az atom fő kvantumszáma..

Az azimutális kvantumszám értékétől függően Sommerfeld az orbitákhoz különböző címeket rendelt, amint azt az alábbiakban részletezzük:

- l = 0 → S pályák.

- l = 1 → fő orbitális pálya p.

- l = 2 → diffúz orbitális pálya d.

- I = 3 → alapvető orbitális orbitális f.

Emellett Sommerfeld jelezte, hogy az atomok magja nem statikus. Az általa javasolt modell szerint mind a mag, mind az elektronok az atom tömegközéppontja körül mozognak.

korlátozások

A Sommerfeld atomi modelljének fő hiányosságai a következők:

- Az a feltételezés, hogy a szögsebesség a tömeg és a mozgás sugara által kvantálva van, hamis. A szögsebesség az elektronhullám természetétől függ.

- A modell nem határozza meg, hogy mi indítja el az elektron átugrását az egyik pályáról a másikra, és nem írja le a rendszer viselkedését az elektron közötti átmenet során a stabil pályák között.

- A modell előírásai szerint nem lehetséges a spektrális emissziós frekvenciák intenzitásának ismerete.

referenciák

1. Bathia, L. (2017). Sommerfeld atomi modell. Lap forrása: chemistryonline.guru.
2. Ismertesse részletesen, hogy Sommerfeld meghosszabbította a Bohr elméletet (s.f.). A lap eredeti címe: thebigger.com
3. Méndez, A. (2010). Sommerfeld atomi modellje. A lap eredeti címe: quimica.laguia2000.com
4. Bohr-Sommerfeld atomi modellje (s.f.). IES A Magdalena. Avilés, Spanyolország. Lap forrása: fisquiweb.es
5. Parker, P. (2001). Az atom Bohr-Sommerfeld modellje. Project Physnet. Michigan Állami Egyetem. Michigan, USA A lap eredeti címe: physnet.org