Kopīgot:
Sommerfeld raksturlielumu, postulātu un ierobežojumu atomu modelis
The Sommerfelda atomu modelis ir uzlabota Bohr modeļa versija, kurā elektronu uzvedība izskaidrojama ar dažādu enerģijas līmeņu esamību atomā. Arnolds Sommerfelds publicēja savu priekšlikumu 1916. gadā, izskaidrojot šī modeļa ierobežojumus, piemērojot Einšteina relativitātes teoriju.
Izcilais vācu fiziķis konstatēja, ka dažos atomos elektroni sasniedza ātrumu tuvu gaismas ātrumam. Ņemot to vērā, viņš savu analīzi izvēlējās balstīt uz relativistisko teoriju. Šis lēmums pagaidām bija pretrunīgs, jo relativitātes teorija zinātniskajās aprindās vēl nebija pieņemta.
Tādā veidā Sommerfeld apstrīdēja laika zinātniskos priekšrakstus un atšķīrās no atomu modelēšanas.
Indekss
- 1 Raksturojums
- 1.1. Bohr atomu modeļa ierobežojumi
- 1.2. Sommerfelda ieguldījums
- 2 Eksperiments
- 3 Postulē
- 3.1 Galvenais kvantu skaits "n"
- 3.2. Sekundārā kvantu skaitlis "I"
- 4 Ierobežojumi
- 5 Atsauces
Funkcijas
Bohr atomu modeļa ierobežojumi
Sommerfelda atomu modelis parādās, lai pilnveidotu Bohr atomu modeļa trūkumus. Šā modeļa priekšlikumi plašos gājienos ir šādi:
- Elektroni apraksta apļveida orbītas ap kodolu, neizstarojot enerģiju.
- Ne visas orbītas bija iespējamas. Ir iespējotas tikai orbītas, kuru leņķiskais impulss atbilst noteiktām īpašībām. Ir vērts atzīmēt, ka daļiņu leņķiskais moments ir atkarīgs no visu tā lielumu kopuma (ātrums, masa un attālums) attiecībā pret pagrieziena centru..
- Enerģija, kas atbrīvojas, kad elektronu nolaižas no vienas orbītas uz otru, tiek izstarota gaismas enerģijas veidā (fotons)..
Lai gan Bohra atomu modelis pilnīgi aprakstīja ūdeņraža atoma uzvedību, tās postulāti nebija atveidojami citu veidu elementiem..
Analizējot spektrus, kas iegūti no citu elementu atomiem, nevis ūdeņraža, tika konstatēts, ka elektroni, kas atradās tajā pašā enerģijas līmenī, var saturēt dažādas enerģijas..
Tādējādi katra modeļa bāze bija atspēkojama no klasiskās fizikas viedokļa. Nākamajā sarakstā ir sīki izklāstītas teorijas, kas ir pretrunā modelim, saskaņā ar iepriekšējo numerāciju:
- Saskaņā ar Maxvela elektromagnētiskajiem likumiem visi lādiņi, kas pakļauti noteiktam paātrinājumam, emitē enerģiju elektromagnētiskā starojuma veidā.
- Ņemot vērā klasiskās fizikas stāvokli, bija neiedomājami, ka elektrons nevar brīvi pārvietoties jebkurā attālumā no kodola.
- Līdz tam zinātnieku aprindām bija stingra pārliecība par gaismas viļņa raksturu, un ideja par sevi kā daļiņu prezentāciju līdz tam nebija paredzēta..
Sommerfelda ieguldījums
Arnolds Sommerfelds secināja, ka enerģijas atšķirība starp elektroniem, pat ja tie bija vienā un tajā pašā enerģijas līmenī, bija saistīts ar enerģijas apakšlīmeņu pastāvēšanu katrā līmenī.
Sommerfelds paļāvās uz Coulomb likumu, lai paziņotu, ka, ja elektronam pakļauts spēks, kas ir apgriezti proporcionāls attāluma laukumam, aprakstītajam ceļam jābūt eliptiskajam, nevis stingri riņķveida.
Turklāt, balstoties uz Einšteina relativitātes teoriju, tika dota atšķirīga attieksme pret elektroniem un novērtēta to uzvedība, pamatojoties uz ātrumu, ko sasniedz šīs fundamentālās daļiņas.
Eksperiments
Augstas izšķirtspējas spektroskopu izmantošana atomu teorijas analīzē atklāja ļoti smalku spektra līniju esamību, ko Niels Bohr nebija atklājis un par kuru viņa piedāvātais modelis nesniedza risinājumu.
Ņemot to vērā, Sommerfelds atkārtoja gaismas sadalīšanās eksperimentus savā elektromagnētiskajā spektrā, izmantojot līdz nākamās paaudzes elektroskopus..
No viņa pētījumiem Sommerfeld secināja, ka elektrona stacionārā orbītā esošā enerģija ir atkarīga no elipse semiksa garumiem, kas raksturo minēto orbītu.
Šo atkarību nosaka koeficients, kas pastāv starp semimajora ass garumu un elipse semimajoras ass garumu, un tā vērtība ir relatīva.
Tāpēc, ja elektrons mainās no viena enerģijas līmeņa uz citu zemāku, var tikt iespējotas dažādas orbītas atkarībā no elipse semimajoras ass garuma..
Turklāt Sommerfeld arī novēroja, ka spektrālās līnijas izvēršas. Paskaidrojums, ka zinātnieks attiecināja uz šo parādību, bija orbītu daudzpusība, jo tie var būt elipsveida vai apļveida..
Šādā veidā Sommerfeld paskaidroja, kādēļ tika vērtētas plānas spektrālās līnijas, veicot analīzi ar spektroskopu.
Postulē
Pēc vairāku mēnešu ilgām studijām, kurās tika izmantots Coulomb likums un relativitātes teorija, lai izskaidrotu Bohr modeļa trūkumus, 1916. gadā Sommerfelds paziņoja par diviem modifikācijām, kas minētas minētajā modelī:
- Elektronu orbītas var būt apļveida vai elipsveida.
- Elektroni sasniedz relativistiskus ātrumus; ti, vērtības, kas ir tuvas gaismas ātrumam.
Sommerfeld definēja divus kvantu mainīgos, kas ļauj aprakstīt orbitālo leņķisko impulsu un katra atoma orbītas formu. Tie ir:
Galvenais kvantu skaits "n"
Kvantizējiet elektrona aprakstīto elipse semimajora asi.
Sekundārā kvantu skaitlis "I"
Kvantējiet elektrona aprakstīto elipse nelielo pusseksu.
Šī pēdējā vērtība, kas pazīstama arī kā azimutāls kvantu skaits, tika apzīmēta ar burtu "I" un iegūst vērtības, kas svārstās no 0 līdz n-1, kur n ir atoma galvenais kvantu skaits..
Atkarībā no azimutālā kvantu skaita vērtības, Sommerfelds piešķīra orbītām dažādas nominālvērtības, kā norādīts tālāk:
- l = 0 → S orbitāli.
- l = 1 → galvenā orbitālā orbītā p.
- l = 2 → difūzā orbitālā orbitālā d.
- I = 3 → pamata orbitālā orbitālā f.
Turklāt Sommerfelds norādīja, ka atomu kodols nav statisks. Saskaņā ar viņa ierosināto modeli, gan kodols, gan elektroni pārvietojas ap atoma masas centru.
Ierobežojumi
Sommerfelda atomu modeļa galvenie trūkumi ir šādi:
- Pieņēmums, ka leņķiskais impulss tiek kvantēts kā masas produkts ar ātrumu un kustības rādiusu, ir nepareizs. Leņķiskais impulss ir atkarīgs no elektronu viļņa rakstura.
- Modelis nenorāda, kas izraisa elektrona lēcienu no vienas orbītas uz citu, kā arī nevar aprakstīt sistēmas uzvedību elektrona pārejas laikā starp stabiliem orbītiem.
- Modeļa priekšrakstos nav iespējams uzzināt spektrālās emisijas frekvenču intensitāti.
Atsauces
- Bathia, L. (2017). Sommerfeld atomu modelis. Saturs iegūts no: chemistryonline.guru.
- Detalizēti izskaidrojiet, kā Sommerfelds pagarināja Bohr teoriju (s.f.). Saturs iegūts no: thebigger.com
- Méndez, A. (2010). Sommerfelda atomu modelis. Saturs iegūts no: quimica.laguia2000.com
- Bohr-Sommerfeld atomu modelis (s.f.). IES Magdalēna. Avilés, Spānija. Saturs iegūts no: fisquiweb.es
- Parker, P. (2001). Bohr-Sommerfelda atomu modelis. Project Physnet. Mičiganas Valsts universitāte. Mičigana, ASV Saturs iegūts no: physnet.org