Ciri Atom Sommerfeld, Postulates dan Batasan

The Model atom Sommerfeld adalah versi yang lebih baik dari model Bohr, di mana perilaku elektron dijelaskan oleh kewujudan tahap tenaga yang berlainan dalam atom. Arnold Sommerfeld menerbitkan cadangannya pada tahun 1916 menerangkan batasan-batasan model ini dengan menggunakan teori relativiti Einstein.

Ahli fizik Jerman yang luar biasa mendapati bahawa dalam sesetengah atom elektron mencapai kelajuan dekat dengan kelajuan cahaya. Memandangkan ini, beliau memilih untuk mendasarkan analisisnya mengenai teori relativistik. Keputusan ini kontroversi untuk masa itu, kerana teori relativiti belum diterima dalam masyarakat saintifik pada masa itu.

Dengan cara ini, Sommerfeld mencabar ajaran saintifik pada masa itu dan mengambil pendekatan yang berbeza terhadap pemodelan atom.

Indeks

• 1 Ciri-ciri 
  • 1.1 Batasan bagi model atom Bohr
  • 1.2 Sumbangan Sommerfeld
• 2 Eksperimen
• 3 Postulates
  • 3.1 Nombor kuantum utama "n"
  • 3.2 Nombor kuantum sekunder "I"
• 4 Had
• 5 Rujukan

Ciri-ciri 

Had batasan model atom Bohr

Model atom Sommerfeld muncul untuk menyempurnakan kekurangan model atom Bohr. Cadangan model ini, dalam sebilangan besar, adalah seperti berikut:

- Elektron menerangkan orbit bulat di sekeliling nukleus, tanpa memancarkan tenaga.

- Tidak semua orbit boleh dilakukan. Hanya orbit yang membolehkan momentum sudut elektron memenuhi ciri-ciri tertentu. Perlu diingat bahawa momentum sudut sesuatu zarah bergantung pada kompendium semua magnitud (kelajuan, jisim dan jarak) berkenaan dengan pusat belokan.

- Tenaga yang dikeluarkan apabila elektron turun dari satu orbit ke yang lain dipancarkan dalam bentuk tenaga cahaya (foton).

Walaupun model atom Bohr sempurna menggambarkan tingkah laku atom hidrogen, postulatesnya tidak dapat direplikasi dengan unsur-unsur lain yang lain.

Apabila menganalisis spektrum yang diperolehi daripada atom-atom unsur selain hidrogen, ia dikesan bahawa elektron yang terletak di tahap tenaga yang sama boleh mengandungi tenaga yang berlainan.

Oleh itu, setiap asas model itu tidak dapat disangkal dari perspektif fizik klasik. Dalam senarai berikut terperinci teori-teori yang bercanggah dengan model, mengikut penomboran terdahulu:

- Menurut undang-undang elektromagnet Maxwell, semua caj tertakluk kepada pecutan tertentu memancarkan tenaga dalam bentuk radiasi elektromagnet.

- Memandangkan kedudukan fizik klasik, tidak dapat difahami bahawa elektron tidak boleh mengorbit secara bebas pada jarak jauh dari nukleus.

- Pada masa itu, komuniti saintifik mempunyai keyakinan kukuh tentang sifat gelombang cahaya, dan idea untuk menyampaikan dirinya sebagai zarah tidak dipikirkan sehingga itu..

Sumbangan Sommerfeld

Arnold Sommerfeld menyimpulkan bahawa perbezaan tenaga antara elektron - walaupun mereka berada pada tahap tenaga yang sama - adalah disebabkan kewujudan sub-tahap tenaga dalam setiap peringkat.

Sommerfeld bergantung pada Undang-Undang Coulomb untuk menyatakan bahawa jika suatu elektron tertakluk kepada kekuatan berkadar sebaliknya dengan jarak kuadrat, jalan yang diterangkan hendaklah menjadi eliptik dan tidak tegak.

Di samping itu, ia berasaskan kepada teori relativiti Einstein untuk memberikan rawatan yang berbeza kepada elektron, dan menilai tingkah laku mereka berdasarkan kelajuan yang dicapai oleh zarah-zarah asas.

Eksperimen

Penggunaan spektroskop resolusi tinggi untuk analisis teori atom mendedahkan kewujudan garis spektrum yang sangat halus yang Niels Bohr tidak dapat dikesan, dan yang mana model yang dicadangkan olehnya tidak memberikan penyelesaian.

Memandangkan ini, Sommerfeld mengulangi eksperimen penguraian cahaya dalam spektrum elektromagnetiknya dengan menggunakan electroscopes generasi akan datang pada masa itu.

Dari penyelidikannya, Sommerfeld menyimpulkan bahawa tenaga yang terkandung dalam orbit pegun elektron bergantung pada panjang semiaxes elips yang menggambarkan orbit kata.

Pergantungan ini diberikan oleh kuadrat yang wujud di antara panjang paksi semimajor dan panjang paksi semikonduktor elips, dan nilainya adalah relatif.

Oleh itu, apabila elektron berubah dari satu tahap tenaga ke yang lain, orbit yang berbeza mungkin diaktifkan bergantung pada panjang paksi semimajor elips..

Di samping itu, Sommerfeld juga memerhatikan bahawa garis spektrum itu berlaku. Penjelasan yang disifatkan oleh ahli sains untuk fenomena ini adalah fleksibiliti orbit, kerana ini boleh sama ada elips atau bulat.

Dengan cara ini, Sommerfeld menjelaskan mengapa garis spektrum tipis dihargai apabila melakukan analisis dengan spectroscope.

Postulat

Selepas beberapa bulan kajian memohon undang-undang Coulomb dan teori relativiti untuk menjelaskan kekurangan model Bohr, pada 1916 Sommerfeld mengumumkan dua modifikasi asas pada model yang disebutkan:

- Orbit elektron boleh bulat atau elips.

- Elektron mencapai kelajuan relativistik; iaitu nilai-nilai yang dekat dengan kelajuan cahaya.

Sommerfeld menentukan dua pemboleh ubah kuantum yang membolehkan menggambarkan momentum sudut orbit dan bentuk orbital bagi setiap atom. Ini adalah:

Nombor kuantum utama "n"

Kuantisasi paksi semimajor elips yang diterangkan oleh elektron.

Nombor kuantum sekunder "I"

Kuantisasi semiaxis kecil elips yang diterangkan oleh elektron.

Nilai terakhir ini, yang juga dikenali sebagai nombor kuantum azimuthal, ditetapkan dengan huruf "I" dan memperoleh nilai dari 0 hingga n-1, di mana n ialah bilangan kuantum utama atom.

Bergantung pada nilai nombor kuantum azimuthal, Sommerfeld memberikan denominasi yang berbeza untuk orbit, seperti yang terperinci di bawah:

- l = 0 → S orbitals.

- l = 1 → orbital orbital utama p.

- l = 2 → orbital orbital meresap d.

- I = 3 → asbital orbital asas f.

Di samping itu, Sommerfeld menunjukkan bahawa nukleus atom tidak statik. Menurut model yang dicadangkan olehnya, kedua-dua nukleus dan elektron bergerak di sekitar pusat jisim atom.

Had

Kekurangan utama model atom Sommerfeld adalah seperti berikut:

- Andaian bahawa momentum sudut dikkuantifikasi sebagai produk jisim oleh halaju dan radius gerakan adalah palsu. Momentum sudut bergantung kepada sifat gelombang elektron.

- Model ini tidak menentukan apa yang mencetuskan lompatan elektron dari satu orbit ke yang lain, dan tidak dapat menggambarkan kelakuan sistem semasa peralihan elektron di antara orbit yang stabil.

- Di bawah ajaran model, adalah mustahil untuk mengetahui kekerapan frekuensi pelepasan spektrum.

Rujukan

1. Bathia, L. (2017). Model atom Sommerfeld. Diperolehi daripada: chemistryonline.guru.
2. Jelaskan dengan terperinci bagaimana Sommerfeld memperluaskan Teori Bohr (s.f.). Diperolehi daripada: thebigger.com
3. Méndez, A. (2010). Model atom Sommerfeld. Diperolehi daripada: quimica.laguia2000.com
4. Model atom Bohr-Sommerfeld (s.f.). IES The Magdalena. Avilés, Sepanyol. Diperolehi daripada: fisquiweb.es
5. Parker, P. (2001). Model Bohr-Sommerfeld atom. Fiznet Projek. Michigan State University. Michigan, Amerika Syarikat Diperolehi daripada: physnet.org