n бас кванттық сан мәні берілген l күй белгісінің алдына көрсетіледі:
1s; 2s; 2p; 3s, 3p, 3d;… (1.2.13)
Сұрыптау ережелері: атомдағы электрондардың электрмагниттік сәулені (жарықты) шығаруы және жұтуы мен байланысты мүмкін болатын кванттық ауысуларын шектейтін ережелер: l орбиталық кванттық сан бойынша: ∆l = ±1, яғни орбиталық кванттық сан 1-ге өзгеретін ауысулар ғана мүмкін болады.
т магниттік кванттық сан бойынша: , яғни осы шарт орындалатын ауысулар ғана мүмкін болады.
Сутегі атомының энергетикалық спектрі. Егер берілген n-ге сәйкес келетін мүмкін болатын күйлердің санын және орбиталық кванттық сан үшін сұрыптау ережесін ескеретін болсақ, онда сутегі атомы спектрін Бор теориясымен салыстырғанда нақтылай түсуге болады.
Шығару спектрі (спектрлік сызықтар)
Серия
|
Тиісті ауысулар
|
Лайман
|
np →1s (n = 2,3,…)
|
Бальмер
|
np →2s, ns →2p,
nd →2p (n = 3,4,…)
|
Және т.т.
|
|
Жұтылу спектрі. Қалыпты жағдайда жұтатын атом негізгі күйде тұрады, сондықтан жұтылу спектрі 1s → np (n = 2,3,…) ауысуларына сай келетін сызықтардан (Лайман сериясы) тұрады.
Бір электронды атомдар спектрінің Z ядро зарядына және М массасына тәуелділігі. Бір электронды атомның энергия деңгейлері мен спектрлік сызықтары үшін формулалар
, (1.2.14)
(1.2.7a)
түрінде жазылады.
Мұндағы,
(1.2.15)
(1.2.7а)-дан изоэлектрондық қатар (H, He+, Li++,….) деңгейлерінің энергия мәндері, осыған сәйкес Ei иондану энергиялары Z2-қа пропорционал өсетіндігі көрінеді:
|
H
|
He+
|
Li++
|
Be+++
|
Ei, эВ
|
13,56
|
54,40
|
122,42
|
217,66
|
(1.2.14)-ке сәйкес сутегі тәрізді иондардың спектрлік сериялары сутегі атомы спектрлік серияларына ұқсас, тек қысқа толқындық аймаққа ығысқан болады. (1.2.15)-ке сәйкес R мәні әр түрлі элементтер үшін де, бір элементтің изотоптары үшін де біршама өзгеше болады.
Ядро массасы шексіз үлкен ядро үшін Ридберг тұрақтысының сандық мәні:
ал ядросы протон болатын сутегі атомы үшін ол шамамен, 60см-1 кіші мәнге тең:
.
Басқа бірэлектронды атомдар үшін Ридберг тұрақтысы R∞-ге қарағанда кіші, RH-қа қарағанда үлкен болады. Мәселен, дейтерий және Не+ гелий ионы үшін:
,
Бұлардың айырмашылығы үлкен емес, шамамен он мыңдық бөлігіндей, яғни 0,01 %. Дегенмен осы айырмашылықтар бұлардың бақылануы ғана емес, өлшенуі үшін де жеткілікті болады.
Сілтілік металл атомдары энергиясының меншікті мәндері
Сутегі атомы – ең қарапайым атом, сондықтан да оны қарапайым аналитикалық әдістермен есептеу мүмкін болады. Басқа атомдар үшін есеп едәуір күделенеді де жуық және сандық әдістерді пайдалануға тура келеді. Бірақ сілтілік металдар үшін көптеген маңызды нәтижелерді едәуір оңайырақ алуға мүмкіндік бар екен. Бұл олардың атомдарының электрондық құрылымының ерекшелігіне байланысты.
Сілтілік металдар элементтердің периодтық жүйесінде инертті газдардан кейін орналасады: , , т.т. және алдыңғы инертті газдарға қарағанда бір электроны артық болады. Инертті газдардың атомдары өте орнықты. Бұларды иондау үшін едәуір үлкен энергия қажет. Сілтілік металдар бір валентті және бұларды өте оңай иондауға болады. Бұл сілтілік металл атомының электрондық құрылымының ерекшелігіне байланысты. Егер сілтілік металл атомында барлығы Z электрон болса, атомның Z-1 электроны инертті газ атомының электрондық құрылымын құрайды, ал соңғы электрон осы электрондармен және ядромен өте әлсіз байланысқан деп қарастыруға болады. Сонымен, ядро мен алғашқы Z-1 электрон бірігіп, заряды +е атомдық тұлға (қалдық) құрап тұрады, мұның тиімді өрісінде валенттік деп аталатын электрон қозғалады. Сонымен, сілтілік метал атомдары сутегі тәрізді атомдар болып табылады, бірақ толық емес. Мәселе мынада, сыртқы электрон алғашқы Z-1 электрондар қабығын біршама деформациялайды осыдан бұлардың өрісі біршама бұрмаланады. Сондықтан валенттік электрон қозғалатын өрістің потенциалдық энергиясын
(1.2.16)
түріне келтіріп жазуға болады.
Мұндағы, , және т.т. мүшелер сілтілік метал атомдары өрісінің сутегі атомы өрісінен өзгешелігін ескеретін түзетулер. Есептеулерде тек бірінші түзетуді ескерумен шектелеміз. Сонда (1.2.5а) теңдеуінің орнына
(1.2.5б)
теңдеуі алынады.
Осы теңдеу, егер
(1.2.17)
деп алынса, онда ол (1.2.5а) теңдеуімен толық дәл келеді. Сонда бұрынғы есептеулерге l шамасының орнына (1.2.17) формуласымен анықталатын l′шамасы енеді. (1.2.17) квадраттық теңдеуді шешкенде, l′ үшін
(1.2.18а)
өрнегі алынады.
Сутегі атомы үшін жүргізілген барлық есептеулер сілтілік метал атомдары үшін өзгеріссіз қолданылады. Сонда l орнына барлық формулаларға l′ шамасы енеді. бас кванттық саны
(1.2.19)
санымен алмастырылады, мұндағы,
(1.2.18б)
Достарыңызбен бөлісу: |
