Modelo de Sommerfeld
El Modelo atómico de Sommerfeld
es un modelo atómico hecho por el físico alemán Arnold Sommerfeld (1868-1951)
que básicamente es una generalización relativista del modelo atómico de Bohr
(1913).
Insuficiencias del modelo de Bohr
El
modelo atómico de Bohr funcionaba muy bien para el átomo de hidrógeno, sin
embargo, en los espectros realizados para átomos de otros elementos se
observaba que electrones de un mismo nivel energético tenían distinta energía,
mostrando que existía un error en el modelo. Su conclusión fue que dentro de un
mismo nivel energético existían subniveles, es decir, energías ligeramente
diferentes. Además desde el punto de vista teórico, Sommerfeld había encontrado
que en ciertos átomos las velocidades de los electrones alcanzaban una fracción
apreciable de la velocidad de la luz. Sommerfeld estudió la cuestión para
electrones relativistas.
En
1916, Sommerfeld perfeccionó el modelo atómico de Bohr intentando paliar los
dos principales defectos de éste. Para eso introdujo dos modificaciones
básicas: Órbitas casi-elípticas para los electrones y velocidades relativistas.
En el modelo de Bohr los electrones sólo giraban en órbitas circulares. La
excentricidad de la órbita dio lugar a un nuevo número cuántico: el número
cuántico azimutal, que determina la forma de los orbitales, se lo representa
con la letra l y toma valores que van desde 0 hasta n-1. Las órbitas son:
l
= 0 se denominarían posteriormente orbitales s o sharp
l
= 1 se denominarían p o principal.
l
= 2 se denominarían d o diffuse.
l
= 3 se denominarían f o fundamental.
Para
hacer coincidir las frecuencias calculadas con las experimentales, Sommerfeld
postuló que el núcleo del átomo no permanece inmóvil, sino que tanto el núcleo
como el electrón se mueven alrededor del centro de masas del sistema, que
estará situado muy próximo al núcleo al tener este una masa varios miles de
veces superior a la masa del electrón.
Para
explicar el desdoblamiento de las líneas espectrales, observando al emplear
espectroscopios de mejor calidad, Sommerfeld supone que las órbitas del
electrón pueden ser circulares y elípticas. Introduce el número cuántico
secundario o azimutal, en la actualidad llamado l, que tiene los valores 0, 1,
2,…(n-1), e indica el momento angular del electrón en la órbita en unidades de
, determinando los subniveles de energía en cada nivel cuántico y la
excentricidad de la órbita.
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