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Modelo Atómico de Sommerfeld

Modelo atómico de Sommerfeld
El Modelo Atómico de Sommerfeld

¿Conoces el modelo atómico de Sommerfeld? Seguramente, hayas escuchado acerca de los modelos atómicos que han existido a lo largo de la historia. Entre ellos, encontramos al modelo de Sommerfeld. El cual, tiene sus bases en el modelo de Bohr. Dicho modelo, nos indica que el comportamiento de los electrones está dado por la existencia de diferentes niveles de energía. Estos niveles de energía, o también conocidos como órbitas, se encuentran dentro del mismo átomo.

El estudioso Arnold Sommerfeld nos presentó su propuesta en el año de 1916. Donde exponía la existencia de limitaciones en el modelo de Bohr. Respaldándose en la teoría de la relatividad que Einstein publicó.

Este físico, descubrió que en algunos átomos los electrones llegaban a tener velocidades próximas a la de la luz. Es decir, un átomo, podía tomar casi la velocidad de la luz. Para confirmar, si esto era o no posible, decidió retomar su investigación desde el punto de vista de la teoría relativista. Para la época, este fue un momento de confusión. Ya que, nunca había sida adaptada la teoría de la relatividad a una teoría atómica.

Es de esta forma, que el físico Sommerfeld da paso a un nuevo enfoque en la teoría atómica. Algo que hasta ese momento, no tenía precedentes.

Modelo Atómico de Sommerfeld

Como ya mencionamos anteriormente, el modelo atómico de Sommerfeld. Se centra principalmente en mejorar las deficiencias y eliminar los huecos del modelo atómico de Bohr. Básicamente, Sommerfeld nos propone lo siguiente.

  1. En primer lugar, los electrones se encuentran en niveles de energía, también conocidos como órbitas. Las cuales, tienen formas circulares y están ubicadas alrededor del núcleo. Tomando en cuenta, que estas no irradian energía.
  2. Además, solo se habilitaban aquellas órbitas cuyo momento angular del electrón tenía ciertas características. Debemos decir, que el momento angular de una carga es de acuerdo a su velocidad, masa y distancia, con respecto al centro de rotación.
  3. En tercer lugar, nos decía que la energía que liberaba un electrón cuando pasaba de una órbita. Se emitía, o veía como energía luminosa. Es decir, similar a un fotón o luz.

También, Sommerfeld consideró que el modelo atómico de Bohr podía ser fácilmente utilizado para explicar el comportamiento de un átomo de hidrógeno. Sin embargo, postulados no podían ser aplicados en otros tipos de elementos.

Tras analizar detenidamente a los átomos de elementos diferentes al de hidrógeno. Se percató que las cargas negativas del átomo, que se ubicaban en un mismo nivel de energía podían tener energías diferentes.

Por lo que, las bases del modelo que previamente se utilizaban, eran refutables, de acuerdo a la física clásica. A continuación, te presentamos algunas teorías que contradicen al modelo atómico.

  • De acuerdo a las leyes electromagnéticas de Maxwell. Toda la carga, sea positiva o negativa, cuando se somete a una cierta aceleración. Transmite energía en forma de radiación electromagnética.
  • Según la física clásica, un electrón no puede estar a cualquier distancia del núcleo.

Modelo Atómico de Sommerfeld Características

De acuerdo a los experimentos de Arnold Sommerfeld. Se determinó que aquella diferencia entre la energía de los electrones que se encontraban en un mismo nivel. Podían ser explicadas con la existencia de los llamados subniveles de energía que se encontraban en cada nivel.

Para poder explicar la existencia de estos subniveles de energía. Sommerfeld, tomó de referencia a la Ley de Coulomb. Con la cual, podía afirmar que un electrón está sujeto a una fuerza inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Si esto sucede, la trayectoria debe ser elíptica y no precisamente circular.

También, tal como mencionamos anteriormente. Tomó de referencia a la teoría de la relatividad de Einstein. La cual, le permitió manejar a los electrones de diferente forma, y así, calificar su comportamiento. De acuerdo a las velocidades alcanzadas por sus partículas fundamentales.

Para poder llevar a cabo su experimento, que daría paso a una nueva teoría atómica. Era necesario el uso de ciertas herramientas, utilizadas específicamente para analizar la luz. Estamos hablando de espectroscopios. Su uso, confirmó la existencia de líneas espectrales delgadas. Las cuales, Niels Bohr no incluía en su modelo. Por lo tanto, era necesario un nuevo modelo atómico de Sommerfeld.

Con ayuda de estas herramientas, Sommerfeld realizó varios los experimentos, donde estudiaba la descomposición de la luz. Si bien sus espectroscopios, no se comparan con los de la actualidad. Para esa época, eran considerados como tecnología de punta. Lo que ayudó mucho a sus investigaciones.

Conclusión

Es de ahí, que Sommerfeld asumió que la energía dentro de una órbita estacionaria del electrón. Estaba ligada a la longitud de sus semiejes de la elipse.

En conclusión, decía que, cuando un electrón cambia de un nivel de energía de forma descendiente. Podía darse el caso de apertura nuevas órbitas. Proporcionándonos una explicación del por qué existían líneas espectrales delgadas. Visibles cada que se con el espectroscopio.

Modelo Atómico de Sommerfeld Postulados

Tras seguir estudiando al átomo desde un punto de vista, donde se consideraba la ley de Coulomb y la teoría de la relatividad. Tomando de base al modelo de Bohr. Llegó el año de 1916, donde Sommerfeld determinó dos cambios en el modelo de Bohr. A continuación, te explicamos más al respecto.

  • En primer lugar, tenemos que las órbitas no son únicamente circulares, como se aseguraba previamente. Determinó que las órbitas de los electrones puede ser circulares, o también elípticas.
  • Además, nos dijo que los electrones alcanzan velocidades relativistas. En palabras más sencillas, se refiere a que los electrones pueden alcanzar una velocidad a la rapidez de la luz.

Sin embargo, esto no fue todo lo que Sommerfeld propuso en su modelo atómico. También, nos definió dos variables cuánticas. Las cuales, nos ayudarían a determinar el momento angular orbital y la forma orbital de cada átomo. Enseguida, te explicamos más de esto.

  • El número cuántico principal, está dado por la letra «n». Se encarga de cuantificar el semieje mayor de la elipse, que se encuentra descrito por el electrón.
  • Mientras que, el número cuántico secundario, se le conoce por la letra «I». En este caso, se encarga de cuantificar el eje medio menor de la elipse dado por el electrón.

El número cuántico secundario, también llamado como número cuántico azimutal. Como ya mencionamos, se denomina con la letra «I». Puede tomar los valores que van de 0 a n-1.

Orbitales

Según a lo descrito en el modelo atómico de Sommerfeld. Dependiendo del número cuántico secundario. Se asignan distintos nombres a las órbitas. A continuación, te explicamos más de esto.

  1. Primero tenemos a “l” como cero. l=0 → órbita S. Es decir, cuando el número cuántico azimutal tiene el valor cero, se llama como “Orbitals S”.
  2. En segundo lugar, está l=1. Cuando esto sucede, se denomina como: main orbital orbital orbital orbital p.
  3. Cuando “l” es igual a 2. Su nombre será: orbital difuso. O también, se le conoce como orbital d.
  4. Por último, tenemos cuando “I” toma de valor al 3. Se le llama como: fundamental orbital u orbital f.

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