Zdieľam:
Atómový model Sommerfeldových charakteristík, postulátov a obmedzení
Sommerfeldov atómový model je vylepšená verzia Bohrovho modelu, v ktorej sa správanie elektrónov vysvetľuje existenciou rôznych úrovní energie v rámci atómu. Arnold Sommerfeld publikoval svoj návrh v roku 1916 a vysvetľuje obmedzenia tohto modelu použitím Einsteinovej teórie relativity.
Vynikajúci nemecký fyzik zistil, že v niektorých atómoch elektróny dosiahli rýchlosť blízku rýchlosti svetla. Vzhľadom na to sa rozhodol založiť svoju analýzu na relativistickej teórii. Toto rozhodnutie bolo časom kontroverzné, pretože teória relativity ešte nebola prijatá vo vedeckej komunite.
Týmto spôsobom Sommerfeld spochybňoval vedecké pravidlá času a zaujal odlišný prístup k atómovému modelovaniu.
index
- 1 Charakteristiky
- 1.1 Obmedzenia atómového modelu Bohr
- 1.2 Príspevok Sommerfeldu
- 2 Experiment
- 3 Postuláty
- 3.1 Hlavné kvantové číslo "n"
- 3.2 Sekundárne kvantové číslo "I"
- 4 Obmedzenia
- 5 Referencie
rysy
Obmedzenia atómového modelu Bohr
Sommerfeldov atómový model sa vynára, aby zdokonalil nedostatky atómového modelu Bohr. Propozície tohto modelu v širokých ťahoch sú nasledovné:
- Elektrony opisujú kruhové dráhy okolo jadra, bez vyžarujúcej energie.
- Nie všetky obežné dráhy boli možné. Povolené sú len obežné dráhy, ktorých moment hybnosti elektrónu spĺňa určité charakteristiky. Stojí za zmienku, že hybnosť hybnosti častice závisí od súhrnu všetkých jej veličín (rýchlosť, hmotnosť a vzdialenosť) vzhľadom na stred otáčania.
- Energia uvoľnená, keď elektrón klesá z jednej orbity na druhú, je emitovaná vo forme svetelnej energie (fotónu)..
Hoci Bohrov atómový model dokonale opísal správanie atómu vodíka, jeho postuláty neboli replikovateľné na iné typy prvkov.
Pri analýze spektier získaných z atómov iných ako vodíkových prvkov sa zistilo, že elektróny, ktoré sa nachádzajú na rovnakej úrovni energie, môžu obsahovať rôzne energie..
Každá báza modelu bola teda vyvrátiteľná z pohľadu klasickej fyziky. V nasledujúcom zozname sú podrobne popísané teórie, ktoré sú v rozpore s modelom, podľa predchádzajúceho číslovania:
- Podľa Maxwellových elektromagnetických zákonov, všetky náboje vystavené určitému zrýchleniu emitujú energiu vo forme elektromagnetického žiarenia.
- Vzhľadom na pozíciu klasickej fyziky bolo nemysliteľné, že elektrón nemohol voľne obiehať v žiadnej vzdialenosti od jadra.
- Do tej doby mala vedecká komunita pevné presvedčenie o vlnovej povahe svetla a myšlienka prezentovať sa ako častica sa dovtedy neuvažovala..
Príspevok Sommerfeldu
Arnold Sommerfeld dospel k záveru, že energetický rozdiel medzi elektrónmi - aj keď boli na rovnakej energetickej úrovni - bol spôsobený existenciou čiastkových úrovní energie v rámci každej úrovne..
Sommerfeld sa spoliehal na zákon Coulomb, aby uviedol, že ak je elektrón vystavený sile nepriamo úmernej štvorcu vzdialenosti, opísaná cesta by mala byť eliptická a nie prísne kruhová.
Okrem toho, to bolo založené na teórii relativity Einstein dať odlišné zaobchádzanie s elektrónmi, a vyhodnotiť ich správanie založené na rýchlosti dosiahnuté týmito základnými časticami \ t.
experiment
Použitie spektroskopov s vysokým rozlíšením na analýzu atómovej teórie odhalilo existenciu veľmi jemných spektrálnych línií, ktoré Niels Bohr nezistil a pre ktoré navrhovaný model neposkytol riešenie..
Vzhľadom na to Sommerfeld zopakoval experimenty s rozkladom svetla vo svojom elektromagnetickom spektre použitím elektroskopov nasledujúcej generácie,.
Sommerfeld z jeho výskumov vyvodil, že energia obsiahnutá v stacionárnej dráhe elektrónu závisí od dĺžky poloosi elipsy, ktorá opisuje obežnú dráhu..
Táto závislosť je daná kvocientom, ktorý existuje medzi dĺžkou semimajorovej osi a dĺžkou semimajorovej osi elipsy a jej hodnota je relatívna.
Keď sa teda elektrón mení z jednej úrovne energie na inú nižšiu, môžu sa povoliť rôzne obežné dráhy v závislosti od dĺžky semimajorovej osi elipsy..
Okrem toho, Sommerfeld tiež pozoroval, že spektrálne čiary sa vyvíjali. Vysvetlenie, že vedec pripisovaný tomuto fenoménu bol univerzálnosť orbít, pretože tieto mohli byť buď eliptické alebo kruhové..
Týmto spôsobom Sommerfeld vysvetlil, prečo boli pri analýze pomocou spektroskopu hodnotené tenké spektrálne čiary.
postuláty
Po niekoľkých mesiacoch štúdií aplikujúcich Coulombov zákon a teóriu relativity na vysvetlenie nedostatkov Bohrovho modelu, v roku 1916 Sommerfeld oznámil dve základné modifikácie na uvedenom modeli:
- Obežné dráhy elektrónov môžu byť kruhové alebo eliptické.
- Elektrony dosahujú relativistické rýchlosti; to znamená hodnoty blízke rýchlosti svetla.
Sommerfeld definoval dve kvantové premenné, ktoré umožňujú opísať orbitálny moment hybnosti a tvar orbitálu pre každý atóm. Sú to:
Hlavné kvantové číslo "n"
Kvantifikujte semimajorovú os elipsy opísanej elektrónom.
Sekundárne kvantové číslo "I"
Kvantifikujte menšie semiaxy elipsy popísané elektrónom.
Táto posledná hodnota, tiež známa ako azimutálne kvantové číslo, bola označená písmenom "I" a získava hodnoty v rozsahu od 0 do n-1, kde n je hlavné kvantové číslo atómu..
V závislosti od hodnoty kvantového čísla azimutu pridelil Sommerfeld pre obežnú dráhu rôzne hodnoty, ako je uvedené nižšie:
- l = 0 → S orbitály.
- l = 1 → hlavný orbitálny orbitál p.
- l = 2 - difúzna orbitálna dráha d.
- I = 3 → základný orbitálny orbitál f.
Sommerfeld navyše naznačil, že jadro atómov nebolo statické. Podľa modelu, ktorý navrhol, sa jadro aj elektróny pohybujú okolo stredu hmoty atómu.
obmedzenia
Hlavnými nedostatkami Sommerfeldovho atómového modelu sú:
- Predpoklad, že hybnosť hybnosti je kvantovaná ako súčin hmoty rýchlosťou a polomerom pohybu, je nepravdivá. Moment hybnosti závisí od povahy elektrónovej vlny.
- Model nešpecifikuje, čo spúšťa skok elektrónu z jednej orbity do druhej, ani nemôže popisovať správanie systému počas prechodu elektrónu medzi stabilnými obežnými dráhami..
- Podľa pravidiel modelu nie je možné poznať intenzitu spektrálnych emisných frekvencií.
referencie
- Bathia, L. (2017). Sommerfeldov atómový model. Zdroj: chemistryonline.guru.
- Podrobne vysvetlite, ako Sommerfeld rozšíril Bohrovu teóriu (s.f.). Zdroj: thebigger.com
- Méndez, A. (2010). Atómový model Sommerfeldu. Zdroj: quimica.laguia2000.com
- Atómový model Bohr-Sommerfeld (s.f.). IES Magdalena. Avilés, Španielsko. Zdroj: fisquiweb.es
- Parker, P. (2001). Bohr-Sommerfeldov model atómu. Projekt Physnet. Michiganská štátna univerzita. Michigan, USA Zdroj: physnet.org