QUÍMICA - APUNTES Y EJERCICIOS

Modelos atómicos

 

Ampliaciones del modelo atómico de Bohr

Modificación de Sommerfeld (Órbitas elípticas)

Se observa un desdoblamiento de las rayas espectrales en el seno de un campo eléctrico lo que obliga a pensar que en cada nivel los electrones pueden encontrarse en distintos subniveles de energía. Esto lleva a considerar:

1. la posibilidad de la existencia de órbitas elípticas.

2. la masa del electrón varía con la velocidad de acuerdo con la teoría de la relatividad.

Para estas órbitas se considera que el eje mayor es igual al radio de Bohr en el nivel correspondiente marcado por n. El semieje menor debe ser el que marque el valor de la excentricidad. Precisamente se introduce el número cuántico l que cuantiza la excentricidad de las órbitas.

Solamente son posibles aquellas órbitas en las que el número cuántico secundario l toma valores enteros comprendidos entre 0 y ( n - 1). Esto coincide con los resultados experimentales.

Aunque las órbitas elípticas pertenecen todas ellas al mismo nivel de energía la diferencia de energía de los desdoblamientos espectrales se podría explicar considerando la teoría de la relatividad de Einstein según la cual el electrón experimentará un incremento en su masa cuando se aproxima al núcleo del átomo, debido a que sufre una gran aceleración.	La distinta velocidad del electrón en la órbita hace que cuando éste se encuentra cerca del núcleo no cierre su trayectoria y siga un camino similar al que se ve en la figura, de forma que la órbita va desplazando su eje como se ve en la figura.

Efecto Zeemann (Orientación espacial de las órbitas)

Se observó que en el seno de un campo magnético había un desdoblamiento de las rayas espectrales.

Esto se explica suponiendo que las órbitas pueden tener distintas orientaciones espaciales respecto al campo magnético. Tampoco en esta ocasión podían ser cualesquiera sino que estaban cuantizadas.

El número cuántico que se toma para esto es el número cuántico magnético ml cuyos valores pueden ser enteros comprendidos entre + l y - l, es decir que las orientaciones posibles son 2·l + 1

Efecto Zeemann anómalo (Spin del electrón)

Cuando el espectro (estudiado en metales alcalinos) se emitía como en el caso anterior en el seno de un fuerte campo magnético y el aparato tenía una gran resolución se observa que cada una de las rayas espectrales se divide en dos.

Esto se explica considerando que el electrón gira sobre si mismo (spin) también en forma cuantizada.

El número cuántico magnético de spin ms toma valores (+ 1/2) y ( - 1/2).

Según sea el sentido de rotación del electrón el campo magnético que se genera se alineará paralelo o antiparalelo al campo magnético externo lo cual implica dos posibles cambios energéticos en las transiciones que se producen cuando se emiten o se absorben las radiaciones que dan lugar a los espectros.

A pesar de todo este modelo tenía poco futuro y debido a los problemas que presentaba y a pesar de todas las felices explicaciones que daba de muchos resultados experimentales fue sustituido por el modelo de orbitales atómicos.