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AMPLIACIÓN DEL MODELO DE BOHR. NÚMEROS CUÁNTICOS | |
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A pesar del gran avance logrado por el modelo de Bohr, su éxito tampoco fue muy duradero y casi inmediatamente después de su aplicación fue necesario revisarlo para atender a los resultados de los espectros atómicos. Los espectros de átomos poli-electrónicos ya habían evidenciado una estructura mucho más compleja en laque, en lugar de cada línea "gruesa" que podía corresponder a un nivel de energía del modelo de Bohr, se encontraba un conjunto de líneas más finas. Al utilizar espectroscopios más potentes, el espectro de Hidrógeno enseguida mostró que sus rayas espectrales también estaban desdobladas. | |
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|   | En 1916 Sommerfield (1868-1951) dio una interpretación de estos hechos proponiendo unamayor complejidad en la estructura electrónica que la que había considerado el modelo inicial de Bohr: "El desdoblamiento de las líneas espectrales se debe a que cada nivel de energía calculado a partir de los postulados de Bohr en realidad esta formado por varios subniveles". Relacionó esta propuesta con la suposición de que las órbitas del electrón podían ser elípticas y con diferentesexcentricidades. Recordemos que el modelo de Bohr inicial utiliza un único parámetro, n, para caracterizar los niveles de energía permitidos del electrón. Este parámetro se llama número cuántico principal y puede tomar los valores: 1, 2, 3..., . Para cada uno de estos valores, se obtiene la energía y el radio de una órbita electrónica que se supone siempre circular. |
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Para tener en cuentael desdoblamiento de las líneas espectrales iniciales del átomo de Hidrógeno, Sommerfield introdujo un segundo parámetro, l (número cuántico secundario), que puede tomar los valores los valores l = 0, 1, 2,…(n-1). |
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|   | Así, para cada valor de n se permiten varias órbitas electrónicas de diferente excentricidad. Tal como se indica en la figura adjunta l=0 corresponde a la órbitacircular, l=1 a la órbita elíptica menos excéntrica, l=2 a la siguiente, de mayor excentricidad que la anterior,.. (la excentricidad de una elipse aumenta cuanto mayor sea la separación entre sus dos focos; una circunferencia es una elipse de excentricidad nula, en la que coinciden los dos focos en el centro de la circunferencia). |
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Formalmente el número cuántico secundario se liga a unacuantización del momento cinético o cantidad de movimiento angular del electrón en su órbita, porque decir que el electrón sólo puede tener determinadas órbitas elípticas es lo mismo que afirmar que su momento cinético sólo puede tener determinados valores. Por ello, al número cuántico secundario se le denomina número cuántico del momento angular o número cuántico azimutal. |
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Porotra parte, los subniveles l = 0, 1, 2 y 3 se designan respectivamente con las letras s, p, d y f , derivadas de la terminología inglesa para la espectroscopía. Así, por ejemplo, 2s designa el subnivel de número cuántico principal 2 y número cuántico secundario 0, 3p designa el subnivel de número cuántico principal 3 y número cuántico secundario 1, etc. | |
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Otros hechos iban acomplicar aún más este modelo de Bohr-Sommerfield. En 1896, al estudiar la acción de campos magnéticos sobre los espectros de algunos gases, Zeeman (1865-1943), había descubierto el efecto que lleva su nombre: Las líneas espectrales de una fuente luminosa sometidas a un campo magnético intenso se dividen en varios componentes, cada uno de ellos polarizado. Este descubrimiento se enmarcaba en unainvestigación dirigida por su maestro, Lorentz (1853-1928), con el propósito de suministrar pruebas a favor de la teoría electromagnética de la luz. Además de contribuir a este objetivo, el efecto descubierto enseñó otra complejidad en la estructura del átomo. Para dar cuenta de dicha complejidad, se interpretó el desdoblamiento espectral considerando que un electrón girando alrededor de un núcleo es...