Skip to content

Modelo Atómico de Sommerfeld

Modelo atómico de Sommerfeld
Modelo Atómico de Sommerfeld
5 (99.08%) 1873 vote[s]
Modelo Atómico de Sommerfeld

El modelo atómico de Sommerfeld es una versión mejorada del modelo de Bohr, en el que el comportamiento de los electrones se explica por la existencia de diferentes niveles de energía dentro del átomo. Arnold Sommerfeld publicó en 1916 su propuesta explicando las limitaciones de este modelo aplicando la teoría de la relatividad de Einstein.

El destacado físico alemán encontró que en algunos átomos los electrones alcanzaban velocidades cercanas a la de la luz. En vista de ello, decidió basar su análisis en la teoría relativista. Esta decisión fue controvertida por aquel entonces, ya que la teoría de la relatividad aún no había sido aceptada en la comunidad científica.

De esta manera, Sommerfeld desafió los preceptos científicos de la época y dio un enfoque diferente a la modelización atómica.

Modelo Atómico de Sommerfeld

El modelo atómico de Sommerfeld surge para perfeccionar las deficiencias del modelo atómico de Bohr. Las propuestas de este modelo, en términos generales, son las siguientes:

– Los electrones describen órbitas circulares alrededor del núcleo, sin irradiar energía.

– No todas las órbitas eran posibles. Sólo se habilitan aquellas órbitas cuyo momento angular del electrón cumple ciertas características. Cabe señalar que el momento angular de una partícula depende de un compendio de todas sus magnitudes (velocidad, masa y distancia) con respecto al centro de rotación.

– La energía liberada cuando un electrón desciende de una órbita a otra se emite en forma de energía luminosa (fotón).

Aunque el modelo atómico de Bohr describía perfectamente el comportamiento del átomo de hidrógeno, sus postulados no eran replicables a otros tipos de elementos.

Al analizar los espectros obtenidos a partir de átomos de elementos distintos del hidrógeno, se detectó que los electrones que se encontraban en el mismo nivel de energía podían contener energías diferentes.

Así, cada una de las bases del modelo era refutable desde el punto de vista de la física clásica. La siguiente lista detalla las teorías que contradicen el modelo, según la numeración anterior:

– Según las leyes electromagnéticas de Maxwell, todas las cargas sometidas a una cierta aceleración emiten energía en forma de radiación electromagnética.

– Frente a la posición de la física clásica, era inconcebible que un electrón no pudiera orbitar libremente a cualquier distancia del núcleo.

– Para entonces, la comunidad científica tenía una firme convicción sobre la naturaleza ondulatoria de la luz, y la idea de que debería presentarse como una partícula no se contempló hasta entonces.

Modelo Atómico de Sommerfeld Características

Arnold Sommerfeld concluyó que la diferencia de energía entre los electrones -a pesar de que estaban en el mismo nivel de energía- se debía a la existencia de subniveles de energía dentro de cada nivel.

Sommerfeld se basó en la Ley de Coulomb para afirmar que si un electrón está sujeto a una fuerza inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, la trayectoria descrita debe ser elíptica y no estrictamente circular.

Además, se basó en la teoría de la relatividad de Einstein para tratar los electrones de manera diferente y evaluar su comportamiento en términos de las velocidades alcanzadas por estas partículas fundamentales.

El uso de espectroscopios de alta resolución para el análisis de la teoría atómica reveló la existencia de líneas espectrales muy finas que Niels Bohr no había detectado, y para las cuales el modelo propuesto por él no proporcionaba una solución.

Ante ello, Sommerfeld repitió los experimentos de descomposición de la luz en su espectro electromagnético mediante el uso de electroscopios de última generación para entonces.

De su investigación, Sommerfeld dedujo que la energía contenida en la órbita estacionaria del electrón depende de las longitudes de los semiejes de la elipse que describe esa órbita.

Esta dependencia viene dada por el cociente que existe entre la longitud del medio eje mayor y la longitud del medio eje menor de la elipse, y su valor es relativo.

Por lo tanto, cuando un electrón cambia de un nivel de energía a uno más bajo, se pueden habilitar diferentes órbitas dependiendo de la longitud del eje medio menor de la elipse.

Además, Sommerfeld también observó que las líneas espectrales estaban desplegadas. La explicación que el científico atribuyó a este fenómeno fue la versatilidad de las órbitas, ya que éstas bien podrían ser elípticas o circulares.

De esta manera, Sommerfeld explicó por qué se veían líneas espectrales finas en el momento de realizar el análisis con el espectroscopio.

Modelo Atómico de Sommerfeld Postulados

Después de varios meses de estudios aplicando la ley de Coulomb y la teoría de la relatividad para explicar las deficiencias del modelo de Bohr, en 1916 Sommerfeld anunció dos modificaciones básicas a ese modelo:

– Las órbitas de los electrones pueden ser circulares o elípticas.

– Los electrones alcanzan velocidades relativistas, es decir, valores cercanos a la velocidad de la luz.

Sommerfeld definió dos variables cuánticas que permiten describir el momento angular orbital y la forma orbital de cada átomo. Estos son:

  • Número cuántico principal “n”.
    Cuantiza el semieje mayor de la elipse descrita por el electrón.
  • Número cuántico secundario “I”.
    Cuantiza el eje medio menor de la elipse descrita por el electrón.

Este último valor, también conocido como número cuántico azimutal, se designa con la letra “I” y adquiere valores que van de 0 a n-1, siendo n el número cuántico principal del átomo.

Dependiendo del valor del número cuántico azimutal, Sommerfeld asignó diferentes nombres a las órbitas, como se detalla a continuación:

– l=0 → orbitals S.

– l=1 → main orbital orbital orbital orbital p.

– l=2 → orbital difuso u orbital d.

– I=3 → fundamental orbital u orbital f.

Además, Sommerfeld indicó que el núcleo de los átomos no era estático. Según el modelo que propuso, tanto el núcleo como los electrones se mueven alrededor del centro de masa del átomo.

Imágenes de Modelo Atómico de Sommerfeld

Modelo atómico de Sommerfeld

Modelo atómico de Sommerfeld

Vídeos de Modelo Atómico de Sommerfeld