12. Сутегі тәрізді иондардың энергия деңгейлері және спектрі шолу жасаңыз. Бір электронды атомдар спектрінің ядро зарядына және массасына тәуелділігін анықтаңыз.

Ең қарапайым спектр сутегі атомының спектрі. Спектрдің көрінетін бөлігінде сутектің тек төрт сызығы бар,олар  сызықтары.

Осы сызықтардың толқын ұзындықтарын бір формуламен өте дәл өрнектеуге болады. Оны ең алғаш Швейцариялық ғалым И.Бальмер тағайындаған:

(1)

Мұндағы В=364,6нм, ал бүтін мәндерін қабылдайды. Швед ғалымы И.Ридберг формуланы басқа түрде жазуды ұсынды:

(2) n=3,4,5…..

Мұндағы  спектрлік сызықтың толқындық саны c , толқын ұзындығы, R-Ридберг тұрақтысы.

Бальмер формуласын қамтитын сутегі атомының спектрлік сызықтарының тобы Бальмер сериясы д.а.

(2) формуланы қамтитын сутегі атомының спектрлік сызықтар тобы Бальмер сериясы д.а. осы формулаға қарағанда n-нің мәні ұлғайған сайын көршілес сызықтардың толқын ұзындық айырмасы кеми береді,спектрлік сызықтар арасы жақындай тұседі.

Сутегі атомы спектрінде Бальмер сериясына жататын сызықтардан басқа сызықтар да бар. Олар бірнеше серия құрайды.Спектрдің ультракүлгін бөлігіндегі бір топ сызықтар Лайман сериясы д.а.:

n=2,3,4….

Сутегі спектрінің жақын инфрақызыл бөлігінде Пашен сериясы деп аталатын бір топ сызық бар:

n=4,5,6…..

Бұдан басқа спектрдің алыс инфрақызыл бөлігінде үш серия бар. Олар: Брэкет сериясы, Пфунд сериясы, Хэмфри сериясы. Сонымен сутегі атомының барлық спектрлік сызықтарын былай анықтаймыз:

Сутегі атомының энергетикалық спектрі мына формуламен анықталады:

Мұндағы  энергетикалық тұрақты;1,2,3,…. мәндерін қабылдайтын n саны бас кванттық сан деп аталады. Ол сутегі атомының энергия деңгейлерін қабылдайды. Энергияның теріс таңбалары болуы атомдағы электронның байланысқан күйде тұрғандығын көрсетеді.

Сутегі атомындағы электрон энергиясының ең аз мәніне n=1 саны сәйкес келеді. Суретте n=1 болатын күй негізгі,немесе қалыпты күй,қалған күйлер қозған күйлер д.а. Атом бір стационарлық күйден басқасына ауысқан жағдайда энергиясы тиісті стационарлық күйлер энергиясының айырымына тең: шығарылады немесе жұтылады. болған жағдайда фотон шығарылады. болғанда фотон жұтылады. Мұмкін болатын кванттық ауысуларға сәйкес келетін дискреттік жиіліктер жиыны атомның сызықтық спектрін анықтайды.

=0 =0

0

=0

=0

=0

=0

Лайман сериясы

Бальмер сериясы

Пашен сер.

n=1

n=2

n=3

n=4

n=5

n=6

Li=2,Na=3,K=4

13. Сілтілік металл атомдарының энергия деңгейлері, спектріжәне сериялық заңдылықтарын ашып жазыңыз. Кванттық ақаудың мәні қандай?

Сілтілік металдар-Lі, Nа, К, Rb, Сs, Fr атомдарының бір сыртқы электроны бар, ол калыпты күйде s-электрон болып табылады. Бұлардың спектрлері - әдеттегі бір электрондық спектрлер.

Сутегі атомы жэне сутегі тәрізді иондарда ядро жалғыз электронға тікелей әсер ететін болса, сілтілік металл атомдарында сырткы электронға ядро ғана емес, оны тасалайтын ішкі электрондық қабықтар да әсер етеді.

Lі-ден басқа топтың барлық элементтері үшін (n — 1 )p⁶ -қабық соңғы толған қабық болып табылады; осы қабық үшін бас кванттық сан сыртқы электронның бас кванттық санынан бірге кем болады: Nа үшін 2р⁶ (сыртқы электроны 3s), К үшін Зр⁶ (сыргқы электроны 4s) және т.т. Lі-дің ішкі қабығы 1s² және 2s -электронға қатысты ішкі болатын р-электрондары жоқ.

Сыртқы электрон салыстырмалы әлсіз байланысқандықтан, сілтілік металл атомы сфералық симметрияға ие атомдык қалдықтардан (инертті газ атомының конфигурациясы) және атомдық қалдықтан салыстырмалы үлкен қашықтықта болатын сыртқы (валенттік) электроннан тұрады деген модельді қабылдауға болады (1 - сурет). Атомдық қалдықтың заряды бейтарап атом үшін +1е-ге тең, ал иондар үшін +Z_ае, мұндағы +Z_а=2 бір мәрте ионданғанда және т.т.

Атомның осы моделі үшін Шредингер теңдеуін шешіп, атомның стационарлық күйінің энергиясы өрнегін алуға болады.

Осы теңдеуді шешкенде валенттік электронның өзінен басқа электрондарды теуіп ядроны тартуынан пайда болатын атомдық қалдықтың поляризациясын ескеру қажет. Сондықтан Шредингер іеңдеуіне қойылатын U(r) потенциалдық энергия екі мүшенің косындысынан тұрады: бұлардың біріншісі нүктелік зарядтың өрісін, ал екіншісі бұған қабаттасатын диполь өрісін бейнелейді:

Сутегі атомы үшін Шредингер теңдеуін шешкендегі схемаға ұқсас схема бойынша шешу мына нәтижені береді:

мұндағы c₁ - атомдық калдықтың дипольдық моментінің мәнін сипаттайтын тұрақты; ∆_l -кванттық ақау. ∆_l–ның l-ден тәуелді

болуы себепті п -дері бірдей және l-дері әртүрлі деңгейлер жіктеледі.

Сілтілік металл атомдарының l-дері әртүрлі, бірақ п -дері бірдей деңгейлері бір-бірінен салыстырмалы алыс орналасады (Н атомында деңгейлер бойынша азғындалған). Қоздыру энергиясы өскен сайын сілтілік металл атомдарының деңгейлері бұларға сәйкес Н атомы деңгейлеріне жақындайтындығы байқалады. Сондықтан белгілі энергиядан бастап сілтілік металл атомдары күйлерінің «сутегі тәрізділігі» жайында айтуға болады. Мысалы, Nа атомында 3d,4d,... күйлер немесе барлық сілтілік металл атомдарында f-күйлер сутегі тәрізді болып табылады (2-сурет).

Сілтілік металдар атомдарының спектрінде төрт серия белгілі (3-сурет):

Бас серия

Диффузиялық серия

Айқын серия

Іргелі серия

Оң жақтағы бірінші мүшелер - тұрақты термдер (сериялардың шектері), ал екінші мүшелер - айнымалы термдер. Осы сериялар сызықтарының нәзік түзілісін қарастырайық.

Спектрдің ең интенсивті сызығы бас серияның n²s-n²p резонанстық сызығы болып табылады. Ол n²s_1/2-n²p_1/2 және n²s_1/2-n²p_3/2 екі нәзік жіктелу сызықтарынан тұрады. Мәселен, натрийда осы сызық сары дублеттен тұрады: D₁ (λ=589,6нм) және D₂ (λ=589,0 нм).

Дублеттік терм деңгейлерінің арақашықтықтары  -ке сәйкес n өскенде кішірeйеді, сондықтан бас серия сызыктары тарыла түсетін дублеттер түрінде болады. Айқын серия сызықтары осыған ұксас дублеттік сипатта болады. Бірақ әрбір дублет сызыктарының арақашыкгыктары бірдей болады, өйткені әрбір сызық бір²р дублеттік жіктелумен анықталады(4-сурет).

Диффузиялық және іргелі сериялардың сызықтары үш кұраушыға жіктеледі, өйткені j кванттық саны бойынша сұрыптау ережелері осы жағдайда ауысулардың тек үш комбинациясын рұқсат етеді: n₁²p_1/2-n²D_3/2, n₁²p_3/2-n²D_3/2, n₁²p_3/2-n²D_5/2 және n₁²D_3/2-n²F_5/2, n₁²D_5/2-n²F_5/2, n₁²D_5/2-n²F_7/2.