Modelo atómico de Sommerfeld – Química

El modelo atómico de Rutherford-Bohr explicó satisfactoriamente el comportamiento del electrón en el átomo de hidrógeno. Los científicos, al intentar replicar la teoría en los elementos que tenían más electrones, encontraron discrepancias entre el postulado teórico y la realidad obtenida en los espectros de emisión.

Los espectros de emisión de átomos con más electrones tenían una singularidad: estaban formados por un conjunto de líneas. Este conjunto se denominó espectro de rayas y su análisis permitió a los científicos concluir que, una vez excitados, los electrones de la misma capa presentan un comportamiento espectral similar. También intuyeron sobre el nivel de energía de las capas por donde circulaban los electrones, como las líneas de un rayo estaban muy cerca, los valores de energía se especulaban cerca.

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Arnold. JW Sommerfeld, en 1916, interpretó espectros con múltiples líneas yuxtapuestas y, según él, las capas enumeradas por Bohr (K, L, M, N …) estaban constituidas por subcapas, con órbitas elípticas y diferentes momentos angulares, como se muestra. en la figura siguiente.

Modelo atómico de Sommerfeld (sin escala y en color – fantasía)

Las órbitas elípticas de Sommerfeld indicaron un segundo número cuántico, llamado número cuántico secundario (l). Este número cuántico secundario, definido por la ecuación l = n – 1 describiría las subcapas de energía y por lo tanto su momento angular. Para la capa M (n = 3) tendremos como valor del número cuántico secundario l = 2. Como se muestra en la figura anterior, tendremos para la capa M tres órbitas posibles (0, 1 y 2), la órbita con el valor más alto es el más redondo y donde el electrón tendrá el nivel de energía más alto.

La propuesta de Sommerfeld había logrado, a través de la institución del segundo número cuántico, explicar cómo los espectros de emisión presentaban el fenómeno de múltiples líneas en las líneas espectrales. Según este modelo, las líneas múltiples serían los subniveles de energía que componen el nivel o capa de energía y estos subniveles se caracterizaron como “s”, “p”, “d” y “f”, derivados de conceptos relacionados con la espectroscopia.

Sommerfeld, al mantener los preceptos del modelo de Bohr, determinó intacta la naturaleza cuántica del electrón. Los subniveles de energía explican la existencia de espectros compuestos por líneas yuxtapuestas, aunque aún quedan dudas sobre los espectros obtenidos bajo la acción de intensos campos magnéticos.

Bajo la acción de los campos magnéticos, el espectro se descompone, mostrando nuevas bandas espectrales. Para explicar la aparición de estas bandas, se propuso que el electrón reaccionaría al campo magnético acumulando una cierta cantidad de energía y esto cambiaría su momento magnético. Esta proposición permitió la determinación del tercer número cuántico, el número cuántico magnético (ml)

El análisis de los finos espectros de la primera serie de Balmer señaló la existencia de dos líneas muy cercanas. El cuarto número cuántico, el número cuántico de girar (Sra). Dado que el electrón es una partícula que tiene un eje imaginario, realizaría un movimiento de rotación sobre él, girando (giro) en dos direcciones: paralela y antiparalela. Esta concepción condujo al principio de exclusión enunciado por Wolfgang Pauli, que indica que dos electrones idénticos no existen en el mismo átomo.

El físico francés Louis de Broglie, ya a mediados de la década de 1920, afirmó que el electrón presentaría una naturaleza “onda-partícula”, lo que acabó permitiendo la evolución del modelo de Sommerfeld-Bohr.

Referencias:

FELTRE, R; YOSHINAGA, S. Atomística – 1ª Ed. – São Paulo: Moderna, 1970. p. 126-147.

FELTRE, R. Química General – 5ª Ed. – São Paulo: Moderna, 2000. p.98 – 125.

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