Atomski model Sommerfeldovih značilnosti, postulatov in omejitev



The Sommerfeldov atomski model je izboljšana različica Bohrovega modela, v katerem se obnašanje elektronov razlaga z obstojem različnih energetskih nivojev v atomu. Arnold Sommerfeld je leta 1916 objavil svoj predlog, v katerem je pojasnil omejitve tega modela z uporabo Einsteinove teorije relativnosti..

Izjemni nemški fizik je ugotovil, da so pri nekaterih atomih elektroni dosegli hitrosti blizu hitrosti svetlobe. Glede na to se je odločil, da svojo analizo utemelji na relativistični teoriji. Ta odločitev je bila za čas sporna, saj do tedaj teorija relativnosti v znanstveni skupnosti še ni bila sprejeta.

Na ta način je Sommerfeld izpodbijal znanstvene predstave tega časa in uporabil drugačen pristop k atomskemu modeliranju.

Indeks

  • 1 Značilnosti 
    • 1.1 Omejitve Bohrovega atomskega modela
    • 1.2 Prispevek Sommerfelda
  • 2 Poskusite
  • 3 Postulati
    • 3.1 Glavno kvantno število "n"
    • 3.2 Sekundarno kvantno število "I"
  • 4 Omejitve
  • 5 Reference

Funkcije 

Omejitve Bohrovega atomskega modela

Sommerfeldov atomski model se pojavlja, da bi izpopolnil pomanjkljivosti Bohrovega atomskega modela. Predlogi tega modela v širših potezah so naslednji:

- Elektroni opisujejo krožne orbite okoli jedra, brez sevanja energije.

- Vse orbite niso bile možne. Omogočene so samo orbite, katerih kotni moment elektrona izpolnjuje določene značilnosti. Treba je omeniti, da je kotna količina delca odvisna od zbirke vseh njenih velikosti (hitrost, masa in razdalja) glede na središče obrata..

- Energija, ki se sprosti, ko se elektron spusti iz ene orbite v drugo, se oddaja v obliki svetlobne energije (fotona).

Čeprav je Bohrov atomski model popolnoma opisal obnašanje vodikovega atoma, njegovi postulati niso bili ponovljivi za druge vrste elementov.

Pri analizi spektrov, pridobljenih iz atomov elementov, ki niso vodik, je bilo ugotovljeno, da bi elektroni, ki so bili na isti energijski ravni, lahko vsebovali različne energije..

Tako je bila vsaka osnova modela zavrnjena z vidika klasične fizike. Na spodnjem seznamu so podrobne teorije, ki so v nasprotju z modelom, glede na prejšnje številčenje:

- Po Maxwellovih elektromagnetnih zakonitostih vse naboje, ki so podvrženi določenemu pospešku, oddajajo energijo v obliki elektromagnetnega sevanja..

- Glede na položaj klasične fizike je bilo nepojmljivo, da elektron ne bi mogel krožiti na nobeni razdalji od jedra.

- Do takrat je imela znanstvena skupnost trdno prepričanje o valovni naravi svetlobe in zamisel o predstavitvi kot delcu se do takrat ni razmišljala..

Prispevek Sommerfelda

Arnold Sommerfeld je zaključil, da je razlika v energiji med elektroni - čeprav je bila na enaki energetski ravni - posledica obstoja energijskih podravni znotraj vsake ravni..

Sommerfeld se je opiral na zakon Coulomb, da bi navedel, da je, če je elektron izpostavljen sili, ki je obratno sorazmerna s kvadratom razdalje, opisana pot eliptična in ne strogo krožna..

Poleg tega je temeljila na teoriji relativnosti Einsteina, da bi drugače obravnavala elektrone in ocenila njihovo obnašanje na podlagi hitrosti, ki jih dosežejo ti osnovni delci..

Poskusite

Uporaba spektroskopov visoke ločljivosti za analizo atomske teorije je razkrila obstoj zelo finih spektralnih linij, ki jih Niels Bohr ni zaznal in za katere model, ki ga je predlagal, ni zagotovil rešitve..

Glede na to je Sommerfeld ponovil poskuse razpada svetlobe v svojem elektromagnetnem spektru s pomočjo elektroskopov naslednje generacije..

Iz svojih raziskav je Sommerfeld ugotovil, da je energija, ki jo vsebuje stacionarna orbita elektrona, odvisna od dolžine poloskov elipse, ki opisuje orbito..

Ta odvisnost je podana s količnikom, ki obstaja med dolžino polmeseke osi in dolžino polsestne osi elipse, njena vrednost pa je relativna..

Torej, kadar se elektron spremeni iz ene energetske ravni v drugo nižjo, se lahko omogočijo različne orbite, odvisno od dolžine polmesečne osi elipse..

Poleg tega je Sommerfeld opazil tudi, da se spektralne črte odvijajo. Razlaga, ki jo je znanstvenik pripisal temu pojavu, je bila vsestranskost orbit, saj so lahko bodisi eliptične ali krožne.

Na ta način je Sommerfeld pojasnil, zakaj so pri analizi s spektroskopom cenili tanke spektralne črte.

Postulate

Po večmesečnih študijah, ki so uporabljale Coulombov zakon in teorijo relativnosti za razlago pomanjkljivosti Bohrovega modela, je Sommerfeld leta 1916 napovedal dve osnovni modifikaciji na omenjenem modelu:

- Orbite elektronov so lahko krožne ali eliptične.

- Elektroni dosežejo relativistične hitrosti; to so vrednosti blizu hitrosti svetlobe.

Sommerfeld je opredelil dve kvantni spremenljivki, ki omogočata opisovanje orbitalnega momenta in oblike orbite za vsak atom. To so:

Glavna kvantna številka "n"

Kvantizirajte polmajočo os elipse, ki jo opisuje elektron.

Sekundarno kvantno število "I"

Kvantizirajte manjšo polavico elipse, ki jo opisuje elektron.

To zadnjo vrednost, znano tudi kot azimutno kvantno število, smo označili s črko "I" in pridobili vrednosti v območju od 0 do n-1, kjer je n glavna kvantna številka atoma..

Odvisno od vrednosti azimutnega kvantnega števila je Sommerfeld za orbite dodelil različne apoene, kot je opisano spodaj:

- l = 0 → S orbitale.

- l = 1 → glavna orbitalna orbitalna p.

- l = 2 → difuzna orbitalna orbita d.

- I = 3 → orbitalna orbitalna orbitalna f.

Poleg tega je Sommerfeld navedel, da jedro atomov ni statično. V skladu z modelom, ki ga je predlagal, se tako jedro kot elektroni gibljejo okoli središča mase atoma.

Omejitve

Glavne pomanjkljivosti Sommerfeldovega atomskega modela so:

- Predpostavka, da je kotna količina gibana kot produkt mase po hitrosti in polmeru gibanja, je napačna. Kotni moment je odvisen od narave elektronov.

- Model ne določa, kaj sproži skok elektrona iz ene orbite v drugo, niti ne more opisati obnašanja sistema med prehodom elektrona med stabilnimi orbitami..

- Pod predpostavkami modela je nemogoče poznati intenziteto spektralnih emisijskih frekvenc.

Reference

  1. Bathia, L. (2017). Sommerfeldov atomski model. Vzpostavljeno iz: chemistryonline.guru.
  2. Podrobno razložite, kako je Sommerfeld razširil teorijo Bohr (s.f.). Vzpostavljeno iz: thebigger.com
  3. Méndez, A. (2010). Atomski model Sommerfelda. Vzpostavljeno iz: quimica.laguia2000.com
  4. Atomski model Bohr-Sommerfeld (s.f.). IES Magdalena. Avilés, Španija. Vzpostavljeno iz: fisquiweb.es
  5. Parker, P. (2001). Borov-Sommerfeldov model atoma. Projekt Physnet. Michigan State University. Michigan, ZDA Vzpostavljeno iz: physnet.org