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El modelo atómico de Sommerfeld es una versión mejorada del modelo de Bohr, en el cual se explica el comportamiento de los electrones mediante la existencia de diferentes niveles energéticos dentro del átomo. Arnold Sommerfeld publicó en 1916 su propuesta explicando las limitaciones de ese 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 velocidad de la luz. En vista de ello, optó por fundamentar su análisis en la teoría relativista. Esta decisión fue polémica para la época, ya que la teoría de la relatividad aún no había sido aceptada en la comunidad científica para entonces.

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

Limitaciones del modelo atómico de Bohr

El modelo atómico de Sommerfeld surge para perfeccionar las deficiencias del modelo atómico de Bohr. Las proposiciones de este modelo, a grandes rasgos, son las siguientes:

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

- No todas las órbitas eran posibles. Solo están habilitadas las órbitas cuyo momento angular del electrón cumpla con ciertas características. Vale acotar que el momento angular de una partícula depende de un compendio de todas sus magnitudes (velocidad, masa y distancia) con respecto al centro del giro.

- La energía liberada cuando un electrón desciende de una órbita a otra es emitida en forma de energía luminosa (fotón).

A pesar de que el modelo atómico de Bohr describía perfectamente el comportamiento del átomo de hidrógeno, sus postulados no eran replicables a otro tipo de elementos.

Cuando se analizaban los espectros obtenidos de átomos de elementos diferentes al hidrógeno, se detectaba que los electrones que estaban situados en un mismo nivel energético podían contener diferentes energías.

Así, cada una de las bases del modelo era refutable desde la óptica de la física clásica. En la siguiente lista se detallan las teorías que contradicen al modelo, acorde a la numeración anterior:

- Según las leyes electromagnéticas de Maxwell, todas las cargas sometidas bajo cierta aceleración emiten energía en forma de radiación electromagnética.

- Ante la postura de la física clásica, resultaba inconcebible que un electrón no pudiese 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 se presente como partícula no estaba contemplada hasta entonces.

Arnold Sommerfeld concluyó que la diferencia de energía entre los electrones -a pesar de que estos estuviesen en un mismo nivel energético- se debía a la existencia de subniveles energéticos dentro de cada nivel.

Sommerfeld se basó en la Ley de Coulomb para enunciar que si un electrón es sometido a una fuerza inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, la trayectoria descrita debería ser elíptica y no estrictamente circular.

Además, se basó en la teoría de la relatividad de Einstein para darle un tratamiento distinto a los electrones, y evaluar su comportamiento en función de las velocidades alcanzadas por dichas partículas fundamentales.

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

En vista de 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 sus investigaciones, Sommerfeld dedujo que la energía contenida en la órbita estacionaria del electrón depende de las longitudes de los semiejes de la elipse que describe dicha órbita.

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

Por ende, cuando un electrón cambia de un nivel energético a otro más bajo, pueden estar habilitadas diferentes órbitas dependiendo de la longitud del semieje menor de la elipse.

Además, Sommerfeld también observó que las líneas espectrales se desplegaban. La explicación que el científico atribuyó para este fenómeno fue la versatilidad de las órbitas, ya que estas bien podrían ser elípticas o circulares.

De este modo, Sommerfeld explicó por qué se apreciaban delgadas líneas espectrales al momento de realizar el análisis con el espectroscopio.

Tras 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 sobre el citado modelo:

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

- Los electrones alcanzan velocidades relativistas; esto es, valores cercanos a la velocidad de la luz.

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

Cuantiza el semieje mayor de la elipse descrita por el electrón.

Cuantiza el semieje menor de la elipse descrita por el electrón.

Este último valor, también conocido como número cuántico azimutal, fue designado con la letra "I" y adquiere valores que van desde 0 hasta n-1, siendo n el número cuántico principal del átomo.

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

- l=0 → orbitales S.

- l=1 → orbital principal u orbital p.

- l=2 → orbital difuso u orbital d.

- I=3 → orbital fundamental u orbital f.

Además, Sommerfeld indicó que el núcleo de los átomos no era estático. De acuerdo con el modelo propuesto por él, tanto el núcleo como los electrones se mueven alrededor del centro de masa del átomo.

Las principales deficiencias del modelo atómico de Sommerfeld son las siguientes:

- La suposición de que el momento angular se cuantiza como un producto de la masa por la velocidad y el radio del movimiento, es falsa. El momento angular depende de la naturaleza de la onda del electrón.

- El modelo no especifica qué desencadena el salto de un electrón de una órbita a otra, así como tampoco puede describir el comportamiento del sistema durante la transición del electrón entre órbitas estables.

- Bajo los preceptos del modelo, es imposible conocer la intensidad de las frecuencias de emisión espectral.

1. Bathia, L. (2017). Sommerfeld atomic model. Recuperado de: chemistryonline.guru.

2. Explain in detail how Sommerfeld extended the Bohr Theory (s.f.). Recuperado de: thebigger.com

3. Méndez, A. (2010). Modelo Atómico de Sommerfeld. Recuperado de: quimica.laguia2000.com

4. Modelo atómico de Bohr-Sommerfeld (s.f.). IES La Magdalena. Avilés, España. Recuperado de: fisquiweb.es

5. Parker, P. (2001). The Bohr-Sommerfeld model of atom. Project Physnet. Michigan State University. Michigan, EEUU. Recuperado de: physnet.org

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Modelo Atómico de Sommerfeld: Características y Postulados - Lifeder

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

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EL MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD - Ciencias Para Todo con Jaume Campos

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👓Modelo  Atómico de DALTON (Breve explicación)

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El Modelo de Rutherford establecía:

El átomo tiene un núcleo central en el que están concentradas la carga positiva y prácticamente toda la masa.

La carga positiva de los protones es compensada con la carga negativa de los electrones, que se hallan fuera del núcleo. El núcleo contiene, por tanto, protones en un número igual al de electrones del átomo.

Los electrones giran a gran velocidad alrededor del núcleo y están separados de éste por una gran distancia.

Rutherford supuso que el átomo estaba formado por un espacio fundamentalmente vacío, ocupado por electrones que giran alrededor de un núcleo central muy denso y pequeño.

En la siguiente escena se puede ver el Modelo de Rutherford para átomos de los 5 primeros elementos de la tabla periódica:

El átomo queda constituido por:

Una zona central o núcleo donde se encuentra la carga total positiva (la de los protones) y la mayor parte de la masa del átomo, aportada por los protones y neutrones.

Una zona externa o corteza donde se hallan los electrones, que giran alrededor del núcleo.

Hay tantos electrones en la corteza como protones en el núcleo, por lo que el conjunto del átomo es eléctricamente neutro.

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El Modelo de Rutherford establecía: El átomo tiene un núcleo central en el que están concentradas la carga positiva y prácticamente toda la masa. La carga positiva de los protones es compensada con la carga negativa de los electrones, que se hallan fuera del núcleo.

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El modelo de atómico de Thomson en tan sólo 3 minutos [el modelo de thomson]

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Te explicamos qué es la Teoría Atómica de Dalton, el modelo atómico que propone, y su importancia. Además, quién fue John Dalton.

¿Qué es la Teoría atómica de Dalton?

Se conoce como la Teoría atómica de Dalton o el Modelo atómico de Dalton al primer modelo de bases científicas respecto a la estructura fundamental de la materia. Fue postulado entre 1803 y 1807 por el naturalista, químico y matemático británico John Dalton (1766-1844), bajo el nombre de "Teoría atómica" o "Postulados atómicos".

Este modelo propuso una explicación científicamente verosímil a la mayoría de los enigmas de la química del siglo XVIII y XIX. Postula que toda la materia del mundo está compuesta por átomos, es decir que existe un número finito de partículas fundamentales.

Además, sostiene que simplemente a partir de la combinación de estas partículas, son posibles todas las estructuras complejas de la materia. El antecesor directo fueron los griegos de la antigüedad clásica

Los postulados de este modelo son:

La materia se constituye de partículas mínimas, indestructibles e indivisibles llamadas átomos.

Los átomos de un mismo elemento son siempre idénticos entre sí, con la misma masa y las mismas propiedades. En cambio, los átomos de elementos diferentes tienen masas y propiedades distintas.

Los átomos no se dividen, ni pueden crearse ni destruirse durante las reacciones químicas.

Los átomos de elementos distintos pueden juntarse para formar compuestos en diferentes proporciones y cantidades.

Cuando se combinan para formar compuestos, los átomos se ordenan según relaciones simples, describibles mediante números enteros.

A pesar de la obvia importancia del Modelo atómico de Dalton en el surgimiento de la química moderna, hay que notar que esta teoría posee numerosas insuficiencias, como se señaló posteriormente.

Por ejemplo, Dalton pensaba que los gases eran sustancias monoatómicas, y que las moléculas se componían siempre a partir de la menor proporción posible. Esto lo llevó a suponer que el agua estaba compuesta por un átomo de hidrógeno y otro de oxígeno (HO) y a calcular erradamente el peso atómico de muchos elementos.

Puede servirte: Modelos atómicos

Importancia de la Teoría Atómica de Dalton

Aunque no fue el definitivo en la historia de la química, Dalton propuso el primer modelo, fundacional para la química. Permitió resolver cuestiones sobre la materia que no tenían respuesta en su época.

Por ejemplo, explicó la causa de las proporciones estequiométricas fijas en las reacciones químicas, es decir, por qué los compuestos se formaban de acuerdo a cantidades fijas de cada átomo durante una reacción.

La posibilidad de comprobar muchos de los postulados de Dalton sentaron las bases de la química futura. Muchos de sus errores permanecieron sin descubrir hasta el siglo XIX, cuando aparecieron, por ejemplo, las primeras evidencias de que los átomos, al contrario de lo que suponía Dalton, sí eran divisibles.

La gran ventaja de este modelo fue la de explicar científicamente un conjunto inmenso de hechos complejos y compuestos diversos a partir de a una teoría combinatoria bastante simple.

Biografía de John Dalton

John Dalton nació en Cumberland, Inglaterra, el 6 de septiembre de 1766, hijo de cuáqueros británicos. Sus facilidades con la matemática fueron evidentes desde tempranas edades, pero la religión de sus padres le impedía abrirse camino hacia una universidad, por lo que debió educarse en la "Escuela Nueva" para disidentes religiosos que abrió en Mánchester.

En esa institución fue profesor de Matemáticas y Filosofía Natural. Posteriormente fue elegido miembro de la Sociedad Filosófica y Literaria de Mánchester, donde presentó sus primeros trabajos. Entre otros hallazgos, descubrió el daltonismo (nombrado así en su honor), del cual padecía.

Entre sus otras formulaciones teóricas de importancia están la Ley de los gases, el Modelo atómico y numerosas clasificaciones científicas de vegetales. Finalmente murió el 27 de julio de 1844. Uno de los cráteres de la Luna lleva su nombre en eterno homenaje.

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Referencias:

Última edición: 1 de agosto de 2020. Cómo citar: "Teoría Atómica de Dalton". Autor: María Estela Raffino. De: Argentina. Para: Concepto.de. Disponible en: https://concepto.de/teoria-atomica-de-dalton/. Consultado: 24 de agosto de 2020.

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Te explicamos qué es la Teoría Atómica de Dalton, el modelo atómico que propone, y su importancia. Además, quién fue John Dalton. Se conoce como la Teoría atómica de Dalton o el Modelo atómico de Dalton al primer modelo de bases científicas respecto a la estructura fundamental de la materia.