النموذج الذري لخصائص سومرفيلد ، المسلمات والقيود

ال نموذج سومرفيلد الذري هو نسخة محسنة من نموذج بوهر ، حيث يتم شرح سلوك الإلكترونات بوجود مستويات طاقة مختلفة داخل الذرة. نشر أرنولد سومرفيلد اقتراحه في عام 1916 موضحًا حدود هذا النموذج من خلال تطبيق نظرية أينشتاين النسبية.

وجد الفيزيائي الألماني المتميز أن الإلكترونات وصلت في بعض الذرات إلى سرعات قريبة من سرعة الضوء. في ضوء ذلك ، اختار أن يبني تحليله على نظرية النسبية. كان هذا القرار مثيرًا للجدل في ذلك الوقت ، نظرًا لأن نظرية النسبية لم تقبل بعد في المجتمع العلمي بحلول ذلك الوقت.

بهذه الطريقة ، تحدى سومرفيلد المفاهيم العلمية للوقت واتخذ مقاربة مختلفة للنمذجة الذرية.

مؤشر

• 1 الخصائص 
  • 1.1 حدود نموذج بوهر الذري
  • 1.2 مساهمة سومرفيلد
• 2 التجربة
• 3 مسلمات
  • 3.1 رقم الكم الرئيسي "n"
  • 3.2 رقم الكم الثانوي "أنا"
• 4 قيود
• 5 المراجع

ملامح 

حدود نموذج بوهر الذري

يظهر نموذج سومرفيلد الذري لإتقان أوجه القصور في نموذج بوهر الذري. مقترحات هذا النموذج ، في حدود واسعة ، هي كما يلي:

- تصف الإلكترونات المدارات الدائرية حول النواة ، دون إشعاع الطاقة.

- لم تكن كل المدارات ممكنة. يتم تمكين المدارات فقط التي يلبي زخمها الزاوي للإلكترون خصائص معينة. تجدر الإشارة إلى أن الزخم الزاوي للجسيم يعتمد على خلاصة بجميع أبعادها (السرعة والكتلة والمسافة) فيما يتعلق بمركز الدوران.

- الطاقة المنبعثة عندما ينحدر الإلكترون من مدار إلى آخر تنبعث في شكل طاقة ضوئية (فوتون).

على الرغم من أن النموذج الذري لبهر وصف سلوك ذرة الهيدروجين تمامًا ، إلا أن افتراضاته لم تكن قابلة للتكرار مع أنواع أخرى من العناصر.

عند تحليل الأطياف الناتجة من ذرات عناصر أخرى غير الهيدروجين ، تم اكتشاف أن الإلكترونات الموجودة في نفس مستوى الطاقة يمكن أن تحتوي على طاقات مختلفة.

وهكذا ، كانت كل قاعدة من قواعد النموذج قابلة للدحض من منظور الفيزياء الكلاسيكية. في القائمة التالية يتم تفصيل النظريات التي تتعارض مع النموذج ، وفقًا للترقيم السابق:

- وفقًا لقوانين ماكسويل الكهرومغناطيسية ، فإن جميع الشحنات التي تخضع لتسارع معين تنبعث منها طاقة في شكل إشعاع كهرمغنطيسي.

- بالنظر إلى موقع الفيزياء الكلاسيكية ، كان من غير المعقول أن الإلكترون لا يستطيع أن يدور بحرية في أي مسافة من النواة..

- بحلول ذلك الوقت ، كان لدى المجتمع العلمي قناعة راسخة حول الطبيعة الموجية للضوء ، ولم يتم التفكير في فكرة تقديم نفسه كجسيم حتى ذلك الحين..

مساهمة سومرفيلد

توصل ارنولد سمرفلد أن فرق الطاقة بين الإلكترونات على الرغم من أن هؤلاء كانوا في نفس المستوى energético- يرجع إلى وجود مستويات ثانوية الطاقة في كل مستوى.

واستند سمرفلد للقانون كولوم إلى القول أنه إذا تعرض الإلكترون إلى القوة تتناسب عكسيا مع مربع المسافة، ومسار وصفها ينبغي أن يكون بيضاوي الشكل وليس حصرا التعميم.

بالإضافة إلى ذلك ، كانت تقوم على نظرية النسبية لآينشتاين لإعطاء معاملة مختلفة للإلكترونات ، وتقييم سلوكهم على أساس السرعات التي وصلت إليها هذه الجسيمات الأساسية.

تجربة

كشف استخدام الأطياف عالية الدقة لتحليل النظرية الذرية عن وجود خطوط طيفية دقيقة للغاية لم يكتشفها نيلز بور ، والتي لم يقدم النموذج المقترح من قبله حلاً لها.

في ضوء ذلك ، كرر سومرفيلد تجارب تحلل الضوء في طيفه الكهرومغناطيسي باستخدام المجهرات الكهربائية من الجيل التالي في ذلك الوقت.

من تحقيقاتها، يستنتج سمرفلد أن الطاقة الموجودة في المدار الإلكترون ثابتة تعتمد على أطوال semiaxes من القطع الناقص واصفا هذا المدار.

يتم إعطاء هذا الاعتماد من خلال الحاصل الموجود بين طول محور semimajor وطول محور semimajor من القطع الناقص ، وقيمته نسبي.

لذلك ، عندما يتغير الإلكترون من مستوى طاقة إلى آخر أقل ، قد يتم تمكين مدارات مختلفة اعتمادًا على طول محور شبه القطع الناقص..

بالإضافة إلى ذلك ، لاحظ سومرفيلد أيضًا أن الخطوط الطيفية تتكشف. إن التفسير الذي ينسب إليه العالم لهذه الظاهرة هو براعة المدارات ، حيث يمكن أن تكون إما بيضاوية أو دائرية.

بهذه الطريقة ، أوضح سومرفيلد سبب تقدير الخطوط الطيفية الرفيعة عند إجراء التحليل باستخدام التحليل الطيفي.

المسلمات

بعد عدة أشهر من الدراسات باستخدام قانون كولوم ونظرية النسبية لشرح أوجه القصور في نموذج بور، أعلن سمرفلد في عام 1916 تعديلين الأساسية في النموذج أعلاه:

- يمكن أن تكون مدارات الإلكترونات دائرية أو بيضاوية.

- تصل الإلكترونات إلى سرعات نسبية ؛ وهذا هو ، القيم قريبة من سرعة الضوء.

حدد سومرفيلد متغيرين الكم اللذين يسمحان بوصف الزخم الزاوي المداري وشكل المدار لكل ذرة. هذه هي:

رقم الكم الرئيسي "n"

حدد كم المحور الرئيسي للقطع الناقص الموصوف بالإلكترون.

رقم الكم الثانوي "أنا"

تحديد كمية شبه طفيفة من القطع الناقص التي وصفها الإلكترون.

تم تعيين هذه القيمة الأخيرة، التي تعرف أيضا باسم عدد الكم السمتي، مع حرف "I" ويكتسب القيم تتراوح من 0 إلى n-1، وعدد كم رئيسي كونها ذرة.

اعتمادًا على قيمة العدد الكمومي للسمت ، حدد Sommerfeld طوائف مختلفة للمدارات ، على النحو المفصل أدناه:

- ل = 0 → المدارات S.

- ل = 1 → المداري الرئيسي المداري ص.

- ل = 2 → نشر المداري المداري د.

- I = 3 → المداري الأساسي المداري f.

بالإضافة إلى ذلك ، أشار سومرفيلد إلى أن نواة الذرات ليست ثابتة. وفقًا للنموذج الذي اقترحه ، تتحرك كل من النواة والإلكترونات حول مركز كتلة الذرة.

القيود

تتمثل أوجه القصور الرئيسية في نموذج سومرفيلد الذري فيما يلي:

- إن الافتراض بأن الزخم الزاوي يتم تقديره كمنتج للكتلة بالسرعة ونصف قطر الحركة غير صحيح. يعتمد الزخم الزاوي على طبيعة الموجة الإلكترونية.

- لا يحدد النموذج ما الذي يحفز قفزة الإلكترون من مدار إلى آخر ، ولا يمكن أن يصف سلوك النظام أثناء انتقال الإلكترون بين مدارات مستقرة.

- بموجب مبادئ النموذج ، من المستحيل معرفة شدة ترددات البث الطيفي.

مراجع

1. Bathia، L. (2017). نموذج سومرفيلد الذري. تم الاسترجاع من: chemistryonline.guru.
2. اشرح بالتفصيل كيف قام سومرفيلد بتمديد نظرية بور (s.f). تم الاسترجاع من: thebigger.com
3. منديز ، (2010). النموذج الذري لسومرفيلد. تم الاسترجاع من: quimica.laguia2000.com
4. النموذج الذري لبور سومرفيلد (s.f.). IES المجدلينا. افيليس ، اسبانيا. تم الاسترجاع من: fisquiweb.es
5. باركر ، P. (2001). نموذج بور-سومرفيلد للذرة. Physnet المشروع. جامعة ولاية ميشيغان. ميشيغان ، الولايات المتحدة الأمريكية تم الاسترجاع من: physnet.org