Атомски модел Соммерфелдових карактеристика, постулата и ограничења

Тхе Соммерфелдов атомски модел је побољшана верзија Боровог модела, у којој се понашање електрона објашњава постојањем различитих енергетских нивоа унутар атома. Арнолд Соммерфелд објавио је свој приједлог 1916. године, објашњавајући ограничења овог модела примјеном Ејнштајнове теорије релативности..

Изванредни немачки физичар је открио да су у неким атомима електрони достигли брзине блиске брзини светлости. С обзиром на то, он је одлучио да своју анализу заснива на релативистичкој теорији. Та је одлука за сада била контроверзна, јер теорија релативности до тада још није била прихваћена у научној заједници.

На овај начин, Соммерфелд је оспорио научне прописе тог времена и применио је другачији приступ моделирању атома.

Индек

• 1 Карактеристике 
  • 1.1 Ограничења Боровог атомског модела
  • 1.2 Допринос Соммерфелда
• 2 Експеримент
• 3 Постулатес
  • 3.1 Главни квантни број "н"
  • 3.2 Секундарни квантни број "И"
• 4 Ограничења
• 5 Референце

Феатурес 

Ограничења Боровог атомског модела

Соммерфелдов атомски модел настаје како би усавршио недостатке Боровог атомског модела. Предлози овог модела, у широким потезима, су следећи:

- Електрони описују кружне орбите око језгра, без енергије зрачења.

- Нису све орбите биле могуће. Омогућени су само орбити чији кутни момент електрона испуњава одређене карактеристике. Вреди напоменути да угаони момент честице зависи од збирке свих њених величина (брзина, маса и растојање) у односу на центар окрета.

- Енергија ослобођена када се електрон спусти са једне орбите на другу емитује се у облику светлосне енергије (фотона).

Иако Боров атомски модел савршено описује понашање атома водоника, његови постулати се не могу поновити на друге типове елемената.

Приликом анализе спектара добијених из атома елемената који нису водоник, откривено је да електрони који су лоцирани на истом енергетском нивоу могу да садрже различите енергије..

Дакле, свака од основа модела је била одбачена из перспективе класичне физике. У следећој листи су детаљне теорије које су у супротности са моделом, према претходном нумерисању:

- Према Маквелл-овим електромагнетним законима, све набоје подвргнуте одређеном убрзању емитују енергију у облику електромагнетног зрачења.

- С обзиром на позицију класичне физике, било је незамисливо да електрон не може слободно кружити на било којој удаљености од језгра.

- До тада, научна заједница је имала чврсто уверење о природи таласа светлости, а идеја о представљању себе као честице није била разматрана до тада..

Допринос Соммерфелда

Арнолд Соммерфелд је закључио да је разлика у енергији између електрона - иако су на истом енергетском нивоу - последица постојања под-нивоа енергије унутар сваког нивоа.

Соммерфелд се ослањао на закон Цоуломб-а да би изјавио да ако је електрон подвргнут сили која је обрнуто пропорционална квадрату удаљености, описана стаза би требала бити елиптична и не строго кружна..

Поред тога, он је заснован на теорији релативности Ајнштајна да би дао другачији третман електронима и проценио њихово понашање на основу брзина до којих су дошле те фундаменталне честице..

Експеримент

Употреба спектроскопа високе резолуције за анализу атомске теорије открила је постојање веома финих спектралних линија које Ниелс Бохр није открио и за које модел који је предложио није дао решење..

С обзиром на то, Соммерфелд је поновио експерименте распадања светлости у свом електромагнетном спектру употребом електроскопа следеће генерације до тада.

Из његових истраживања, Соммерфелд је закључио да енергија садржана у стационарној орбити електрона зависи од дужина полуоски елипсе која описује ту орбиту.

Ова зависност је дата коефицијентом који постоји између дужине семимајор осовине и дужине полу-главне осе елипсе, а њена вредност је релативна.

Стога, када се електрон мења од једног енергетског нивоа до другог ниже, различите орбите могу бити омогућене у зависности од дужине семимајор оси елипсе..

Поред тога, Соммерфелд је такође приметио да се спектралне линије одвијају. Објашњење које је научник приписао овом феномену било је свестраност орбита, будући да оне могу бити или елиптичне или кружне.

На овај начин, Соммерфелд је објаснио зашто су танке спектралне линије биле цењене када су вршене анализе спектроскопом.

Постулатес

Након вишемјесечних студија примјене кулонског закона и теорије релативности за објашњење недостатака Боровог модела, Соммерфелд је 1916. објавио двије основне модификације на споменутом моделу:

- Орбите електрона могу бити кружне или елиптичне.

- Електрони достижу релативистичке брзине; то јест, вредности блиске брзини светлости.

Соммерфелд је дефинисао две квантне варијабле које омогућавају описивање орбиталног момента и облика орбите за сваки атом. То су:

Главни квантни број "н"

Квантизовати полу-осу елипсе коју описује електрон.

Секундарни квантни број "И"

Квантизовати мању полуосију елипсе коју описује електрон.

Ова последња вредност, такође позната као азимутални квантни број, означена је словом "И" и добија вредности у распону од 0 до н-1, где је н главни квантни број атома..

У зависности од вредности квантног броја азимута, Соммерфелд је одредио различите деноминације за орбите, као што је описано у наставку:

- л = 0 → С орбитале.

- л = 1 → главна орбитална орбитална п.

- л = 2 → дифузна орбитална орбитална д.

- И = 3 → орбитална орбитална орбитална ф.

Осим тога, Соммерфелд је указао да нуклеус атома није статичан. Према моделу који је предложио, и нуклеус и електрони се крећу око центра масе атома.

Ограничења

Главни недостаци Соммерфелдовог атомског модела су следећи:

- Претпоставка да је кутни момент квантизован као производ масе по брзини и радијусу кретања је лажна. Кутни момент овиси о природи електронског вала.

- Модел не прецизира шта покреће скок електрона из једне орбите у другу, нити може описати понашање система током транзиције електрона између стабилних орбита.

- Под правилима модела немогуће је знати интензитет спектралних емисионих фреквенција.

Референце

1. Батхиа, Л. (2017). Соммерфелдов атомски модел. Преузето са: цхемистрионлине.гуру.
2. Објасните детаљно како је Соммерфелд проширио Бохрову теорију (с.ф.). Преузето са: тхебиггер.цом
3. Мендез, А. (2010). Атомски модел Соммерфелда. Добављено из: куимица.лагуиа2000.цом
4. Атомски модел Бохр-Соммерфелд (с.ф.). ИЕС Магдалена. Авилес, Шпанија. Добављено из: фискуивеб.ес
5. Паркер, П. (2001). Бором-Соммерфелдов модел атома. Пројецт Пхиснет. Мицхиган Стате Университи. Мицхиган, УСА Преузето са: пхиснет.орг