Atomový model Sommerfeldových charakteristik, postulátů a omezení



Sommerfeldův atomový model je vylepšená verze Bohrova modelu, ve kterém je chování elektronů vysvětleno existencí různých úrovní energie uvnitř atomu. Arnold Sommerfeld publikoval jeho návrh v 1916 vysvětlovat omezení tohoto modelu použitím Einstein teorie relativity.

Vynikající německý fyzik zjistil, že v některých atomech elektrony dosáhly rychlosti blízké rychlosti světla. Vzhledem k tomu se rozhodl založit svou analýzu na relativistické teorii. Toto rozhodnutí bylo v té době kontroverzní, protože teorii teorie relativity dosud nebyla ve vědecké komunitě přijata.

Tímto způsobem Sommerfeld zpochybnil vědecké předpoklady doby a zaujal odlišný přístup k atomovému modelování.

Index

  • 1 Charakteristika 
    • 1.1 Omezení atomového modelu Bohr
    • 1.2 Příspěvek Sommerfeldu
  • 2 Experiment
  • 3 Postuláty
    • 3.1 Hlavní kvantové číslo "n"
    • 3.2 Sekundární kvantové číslo "I"
  • 4 Omezení
  • 5 Odkazy

Vlastnosti 

Omezení atomového modelu Bohr

Sommerfeldův atomový model se vynoří, aby zdokonalil nedostatky atomového modelu Bohr. Propozice tohoto modelu, v širokých tahech, jsou následující:

- Elektrony popisují kruhové dráhy kolem jádra, bez vyzařující energie.

- Ne všechny oběžné dráhy byly možné. Povoleny jsou pouze oběžné dráhy, jejichž moment hybnosti elektronu splňuje určité charakteristiky. Stojí za zmínku, že moment hybnosti částic závisí na kompendiu všech jeho veličin (rychlost, hmotnost a vzdálenost) vzhledem ke středu zatáčky.

- Energie uvolněná, když elektron klesá z jedné orbity do druhé, je emitována ve formě světelné energie (foton).

Ačkoli Bohrův atomový model dokonale popsal chování atomu vodíku, jeho postuláty nebyly replikovatelné na jiné typy prvků.

Při analýze spektra získaného z atomů jiných prvků než vodíku bylo zjištěno, že elektrony, které byly umístěny na stejné úrovni energie, mohou obsahovat různé energie.

Každá z bází modelu tak byla z pohledu klasické fyziky vyvratitelná. V následujícím seznamu jsou podrobně popsány teorie, které jsou v rozporu s modelem podle předchozího číslování:

- Podle Maxwellových elektromagnetických zákonů všechny náboje vystavené určitému zrychlení emitují energii ve formě elektromagnetického záření.

- Vzhledem k postavení klasické fyziky bylo nemyslitelné, že elektron nemohl volně obíhat v žádné vzdálenosti od jádra..

- V té době měla vědecká komunita pevné přesvědčení o vlnové povaze světla a myšlenka představovat se jako částice nebyla dosud uvažována..

Příspěvek Sommerfeld

Arnold Sommerfeld došel k závěru, že energetický rozdíl mezi elektrony - i když byly na stejné energetické úrovni - byl způsoben existencí energetických úrovní v rámci každé úrovně..

Sommerfeld spoléhal na zákon Coulomb říkat, že jestliže elektron je vystaven síle nepřímo úměrný čtverci vzdálenosti, popsaná cesta by měla být eliptická a ne přísně kruhová \ t.

Navíc, to bylo založené na teorii relativity Einstein dát rozdílné zacházení k elektronům, a vyhodnotit jejich chování založené na rychlostech dosáhl těmito základními částicemi \ t.

Experiment

Použití spektroskopů s vysokým rozlišením pro analýzu atomové teorie odhalilo existenci velmi jemných spektrálních čar, které Niels Bohr nezjistil, a pro které model, který navrhl, neposkytl řešení..

S ohledem na toto, Sommerfeld opakoval experimenty rozkladu světla v jeho elektromagnetickém spektru použitím příští generace electrocopes pak pak.

Od jeho vyšetřování, Sommerfeld odvodil, že energie obsažená ve stacionární dráze elektronu závisí na délkách semiaxes elipsy to popisuje oběžnou dráhu..

Tato závislost je dána kvocientem, který existuje mezi délkou semimajorové osy a délkou semimajorové osy elipsy a její hodnota je relativní.

Když se tedy elektron mění z jedné úrovně energie na jinou nižší, mohou být povoleny různé oběžné dráhy v závislosti na délce semimajorové osy elipsy..

Navíc, Sommerfeld také pozoroval, že spektrální čáry se vyvíjely. Vysvětlením, které vědec přisuzoval tomuto fenoménu, byla všestrannost oběžných drah, protože tyto mohou být buď eliptické nebo kruhové..

Tímto způsobem Sommerfeld vysvětlil, proč byly při provádění analýzy spektroskopem oceňovány tenké spektrální čáry.

Postuláty

Po několika měsících studia aplikovat Coulomb právo a teorii relativity vysvětlit nedostatky Bohrova modelu, v 1916 Sommerfeld oznámil dvě základní modifikace na zmíněném modelu: \ t

- Obě dráhy elektronů mohou být kruhové nebo eliptické.

- Elektrony dosahují relativistických rychlostí; to znamená hodnoty blízké rychlosti světla.

Sommerfeld definoval dvě kvantové proměnné, které umožňují popsat orbitální moment hybnosti a tvar orbitalu pro každý atom. Jsou to:

Hlavní kvantové číslo "n"

Kvantifikujte semimajorovou osu elipsy popsanou elektronem.

Sekundární kvantové číslo "I"

Kvantifikujte minoritní poloosy elipsy popsané elektronem.

Tato poslední hodnota, také známá jako azimutální kvantové číslo, byla označena písmenem "I" a získává hodnoty v rozsahu od 0 do n-1, kde n je hlavní kvantové číslo atomu..

Se spoléhat na hodnotu azimutálního kvantového čísla, Sommerfeld přidělil různá označení pro oběžné dráhy, jak podrobně dole dole: \ t

- l = 0 → S orbitály.

- l = 1 → hlavní orbitální orbitál p.

- l = 2 → difúzní orbitální dráha d.

- I = 3 → základní orbitální orbitál f.

Sommerfeld navíc naznačil, že jádro atomů není statické. Podle modelu, který navrhl, se jádro i elektrony pohybují kolem středu hmoty atomu.

Omezení

Hlavní nedostatky Sommerfeldova atomového modelu jsou následující:

- Předpoklad, že moment hybnosti je kvantován jako součin hmotnosti rychlostí a poloměrem pohybu, je nepravdivý. Moment hybnosti závisí na povaze elektronové vlny.

- Model neuvádí, co spouští skok elektronu z jedné orbity do druhé, ani nemůže popsat chování systému během přechodu elektronu mezi stabilními orbitami..

- Pod pravidly modelu není možné znát intenzitu spektrálních emisních frekvencí.

Odkazy

  1. Bathia, L. (2017). Sommerfeldův atomový model. Zdroj: chemistryonline.guru.
  2. Podrobně vysvětlete, jak Sommerfeld rozšířil Bohrovu teorii (s.f.). Zdroj: thebigger.com
  3. Méndez, A. (2010). Atomový model Sommerfeldu. Zdroj: quimica.laguia2000.com
  4. Atomový model Bohr-Sommerfeld (s.f.). IES Magdalena. Avilés, Španělsko. Zdroj: fisquiweb.es
  5. Parker, P. (2001). Bohr-Sommerfeldův model atomu. Projekt Physnet. Michiganská státní univerzita. Michigan, USA Zdroj: physnet.org