Спектр - атомарный водород
Cтраница 3
Рассмотрим спектр атомарного водорода. [31]
Наблюдаемый в этих трубках спектр атомарного водорода возникает вследствие диссоциации в электрическом разряде содержащихся в них паров. [32]
 |
Стоячая волна.| Электронное облако.| Видимый спектр водорода. [33] |
Данные об энергетическом состоянии электрона ( орбитали) получают при изучении спектров излучения и поглощения свободных атомов. На рисунке 6 приведен спектр атомарного водорода. [34]
Наблюдаемый в этих трубках спектр атомарного водорода возникает вследствие диссоциации в электрическом разряде содержащихся в них паров воды. При работе трубки образующийся при диссоциации воды кислород поглощается металлом электродов, что приводит к уменьшению концентрации паров воды и накоплению молекулярного водорода в слишком большом избытке. Для регенерации переставшей светиться трубки нагревают в течение нескольких десятков минут специальной маленькой электропечью отросток трубки, содержащий окись меди. Избыточный водород реагирует с окисью меди, причем восстанавливается оптимальное давление паров воды, регулируемое содержащейся в другом отростке твердой щелочью. [35]
Как и любое химическое свойство элементов, структура их оптических спектров изменяется периодически, следуя закону Менделеева. Так, спектры щелочных металлов оказываются сходными со спектром атомарного водорода, и анализ их приводит к заключению о наличии в составе атомов каждого щелочного-металла одного электрона, очень слабо связанного с атомом по сравнению с остальными электронами. В составе атомов щелочноземельных металлов оказывается по два слабо связанных ( но прочнее, чем в атомах щелочных металлов) электрона. Так как электроны притягиваются к положительно заряженному ядру атома по закону Кулона, резко неодинаковая прочность связи электронов одного и того же атома с его ядром свидетельствует о том, что электроны размещаются не на одинаковом расстоянии от ядра, а слоями: одни, прочнее связанные, ближе к ядру, а другие, слабее связанные, дальше от него. [36]
Из соотношений Эйнштейна (211.13) легко видеть, что при прочих равных условиях поглощение сильнее в тех спектральных линиях, для которых большее значение имеет коэффициент Атп. В случае, например, серии Бальмера в спектре атомарного водорода ( рис. 38.1 и 38.3) поглощение должно быть слабее у старших членов серии, поскольку для них, согласно приведенным выше данным, коэффициенты Атп меньше. Соотношения (211.13) подтверждаются измерениями без всяких исключений. [37]
Из соотношений Эйнштейна (211.13) легко видеть, что при прочих равных условиях поглощение сильнее в тех спектральных линиях, для которых большее значение имеет коэффициент Атп. В случае, например, серии Бальмера в спектре атомарного водорода ( см. рисунки 38.1 и 38.3) поглощение должно быть слабее у старших членов серии, поскольку для них, согласно приведенным выше данным, коэффициенты Атп меньше. Соотношения (211.13) подтверждаются измерениями без всяких исключений. Поэтому, измеряя коэффициенты поглощения и опираясь на (211.13), можно определять числовые значения первых коэффициентов Эйнштейна Атп. [38]
В 1913 г. Бор применил квантовую гипотезу к атомным системам и вывел теоретически наблюдаемый спектр атома водорода. Успех квантовой гипотезы в объяснении излучения черного тела и спектра атомарного водорода обеспечил твердую основу для развития новой механики, которая может дать все результаты классической механики и правильные ответы на вопросы, которые классическая механика не могла разрешить. [39]
Пользуясь значением постоянной Бальмера С - 3 6456 - 10 7м, можно вычислить длины волн всех линий в видимой части спектра водорода. Бальмер вычислил по этому уравнению длины волн других линий спектра атомарного водорода, которые впоследствии были обнаружены почти в точности там, где он предсказывал. [40]
Однако атомарный водород наблюдается не только после у-облучения еиликагеля, но также и после освещения мягким ультрафиолетовым светом ртутной лампы типа ДРШ предварительно уоблученного и нагретого до комнатной температуры силикагеля. В зависимости от времени освещения интенсивность одной из линий спектра ЭПР атомарного водорода, характеризующая концентрацию, изменяется по кривой, которую можно описать выходом и предельной концентрацией, причем при большей дозе предварительного у-облучения предельная концентрация и выход больше. В этих условиях диссоциация молекулы воды возможна только в результате какого-либо механизма передачи энергии кванта, поглощенного центром окраски силикагеля, к молекуле воды, адсорбированной на поверхности. Этот вывод подтверждается экспериментальными результатами с термо - и фотообесцвечиванием. В зависимости от температуры прогрева у-облученного кварца концентрация атомарного водорода, образующегося при постоянном времени освещения при 77 К, уменьшается. Температурная область этого уменьшения совпадает с литературными данными по термообесцвечиванию. К, также уменьшаются по кривой, близкой к экспоненте. [41]
Можно сказать, что современный период развития спектроскопии начался с интерпретации Бором ( Bohr, 1913) спектра атомарного водорода, а в два последующих десятилетия на основе квантовой теории были установлены принципы, позволяющие анализировать спектры небольших молекул. Таким образом, спектроскопия оказалась первым методом, с помощью которого были получены точные данные о размерах молекул в газовой фазе, а определение длин связей и валентных углов в таких простых структурах, как Н2О, HaS, NH3, CO2, С3Н2 и С2Н4, несомненно, явилось первым крупным вкладом спектроскопии в область стереохимии. [42]
Представление о том, что энергия может передаваться от одной системы к другой только дискретными порциями, а не непрерывно, возникло на основании наблюдений над взаимодействием вещества с излучением и над поведением твердых тел при низких температурах. Экспериментальные доказательства этой точки зрения были получены при исследовании излучения абсолютно черного тела, фотоэлектрического эффекта, комптоновского рассеяния, атомных спектров ( особенно спектра атомарного водорода) и тепло-емкостей твердых тел. Первые квантовые расчеты принадлежали Планку, который вывел закон распределения излучения абсолютно черного тела. Первыми квантовомеханическими расчетами, в которых идея квантования была применена к механическим системам, являются расчеты уровней энергии атома водорода, выполненные Бором. В 1926 г., когда Шредингер предложил свое уравнение, а Гайзенберг - матричную механику, старая квантовая теория была заменена новой квантовой механикой. За этим последовал полный пересмотр классической физики, было дано теоретическое обоснование корпускулярно-волнового дуализма материи. Дирак ввел в квантовую механику теорию относительности, и в настоящее время релятивистская квантовая механика является составной частью квантовой электродинамики и квантовой теории поля. [43]
В этом параграфе рассматривается парамагнитная система, содержащая ПЦ с изотропным - фактором и спином 5 Va. Анализ таких систем необходим для описания спектров ЭПР в случаях взаимодействия неспаренного электрона с ядрами соседних молекул ( например, для описания сателлитов, обусловленных запрещенными переходами в спектре атомарного водорода [4]), а также с ядрами ПЦ, на которых плотность неспаренного электрона мала. На примере этой системы легко также понять, как происходят некоторые процессы поляризации ядер. [44]
Главные особенности строения и спектра водородного атома хорошо объясняются квантовой механикой. Однако обнаруживаются и некоторые трудности. Тщательное изучение спектра атомарного водорода показывает, что линии, изображенные на рис. В. Это явление описано в соответствующем разделе и объясняется взаимодействием между спиновым и орбитальным моментами, а энергия взаимодействия и расщепления непосредственно вычисляются при решении уравнения Дирака. [45]
Страницы: 1 2 3 4