Flujo magnetico

El modelo de átomo con órbitas elípticas Dos años después de presentarse el modelo de Bohr, éste fue extrapolado por Arnold Sommerfeld y William Wilson para órbitas elípticas, escogiendo reglas de cuantización de “la acción”, gracias a las cuales pudieron encontrar tres números cuánticos en el hidrógeno: La n de Bohr La k o número cuántico azimutal, que tenía que ver con la excentricidad de laelipse:

n/k = a/b

La m o número cuántico magnético, que tiene que ver con el plano en el que gira el electrón en su órbita elíptica.

Cuantización por colisiones Experimento de Frank y Hertz (1914) Un año después de la presentación del modelo de Bohr para el átomo de hidrógeno se dio un experimento en que se hizo colisionar electrones con átomos y que demostró que la energía atómica estácuantizada. El experimento fue realizado por James Frank y Gustav L. Hertz bombardeando con electrones a átomos de sodio. Encontraron que la colisión se volvía inelástica (que el átomo absorbía parte de la energía cinética que traía el electrón) a partir de una energía de los electrones de 2.1 eV, que coincide con la primera energía de transición mostrada por el sodio al emitir luz una vez excitado.λ = 5897.56 Å (línea amarilla D de Fraunhofer) εf = hυ = hc/λ = 3.37 × 10-19 J (1 eV/ 1.6021 × 10-19 J) = 2.1 eV Así, una energía cinética de 3.37 × 10-19 J por parte de los electrones provocaba la transición del estado basal al primer estado excitado en un átomo de sodio. Se demostraba de esta manera que la energía de los átomos estaba cuantizada, mediante un experimento diferente al de emisióno absorción de luz.

Moseley y la emisión de rayos-X En 1915 se dio otro experimento en el que se empleó el modelo de Bohr para explicar la emisión de rayos X por los elementos. Fue Henry Moseley, un británico, quien encabezó ese experimento en plena Primera Guerra Mundial. Cada elemento, cuando recibe una colisión electrónica de alta energía empieza a emitir radiación electromagnética, tambiénde alta energía. Se pensó en un principio que era la desaceleración de los electrones lo que hacía que eso se tradujera en la creación de fotones muy energéticos A continuación se muestra una gráfica con los valores de la longitud de onda emitida por los átomos del calcio al zinc (corresponden a la región de los rayos-X). Moseley descubrió que no se contaba con un elemento (el escandio).

Sinduda parece estar relacionada la longitud de onda con la masa del átomo, aunque Moseley halló que estaba en relación directa con el número de protones en el núcleo. Sus resultados coincidían con una ecuación parabólica como la siguiente:

ν =

1

λ

=

3 2 R(Z − 1) 4

Moseley explicó su experimento diciendo que la colisión del electrón veloz con el átomo provocaba la ionización de unelectrón interno, en la llamada capa K y que la ocupación de un segundo electrón de la capa L del hueco dejado por el electrón ionizado es el que generaba la emisión de un rayo-X

Moseley empleó la ecuación del número de onda emitido en una transición de la órbita n2 a la órbita n1 del modelo de Bohr:

ν = RH Z 2  

 1 1  − 2 2   n2 n1 

Colocando n1 = 2 y n2 = 1, pero con una Zreducida en una unidad por la presencia del segundo electrón en la capa K, que apantallaría la presencia de un protón del núcleo para el viaje del electrón desde la capa L. De esa manera obtenía su ecuación para el número de onda.

ν = RH (Z − 1)2 

1 1 3 2 − 2  = R(Z − 1)  12 2  4  

Principio de construcción y espín electrónico Los espectros de los metales alcalinos Los elementos quepresentaban los espectros electrónicos más sencillos eran los metales alcalinos. Rydberg encontró que los espectros eran analizables si se separaban las líneas en varios grupos o series. Por un lado la serie de las líneas p o principales. Por el otro, las líneas menos intensas podían separarse en dos series: la s o sharp o exacta (con λ muy precisa) y la d o difusa (líneas mucho más anchas)....