Спектр - атомарный водород
Cтраница 4
Простейшим из всех атомов является атом водорода. Его спектр, как и спектр любого другого атома, состоит из очень резких линий, соответствующих поглощению или испусканию электромагнитного излучения при дискретных значениях частоты. В видимой части спектра атомарного водорода содержится всего четыре линии. [46]
Присоединение электрона к атому с образованием отрицательного иона сопровождается выделением энергии Хб. Величина последнего может быть в принципе найдена теми же способами, как и потенциал ионизации. Подобно тому как граница спектра атомарного водорода отвечает энергии его ионизации ( Н - - Н-1 - в), граница спектра аниона С1 отвечает ионизации последнего ( С1 - - - С1 в), на которую затрачивается энергия X. Такое спектроскопическое определение электронного сродства затрудняется однако незнанием деталей спектров анионов, которые удавалось промерять лишь в редких случаях. [47]
В соответствии со вторым постулатом Бора положим, что электрон может переходить скачком с одной орбиты на другую. Переход с более удаленной орбиты на более близкую связан с испусканием одного фотона, - такова причина возникновения характерного для одноатомного вещества, в данном случае водорода, линейчатого спектра. Определим энергии и частоты фотонов спектра атомарного водорода. [48]
В соответствии со вторым постулатом Бора положим, что электрон может переходить скачком с одной орбиты на другую. Переход с более удаленной орбиты на более близкую связан с испусканием одного фотона - такова причина возникновения характерного для одноатомного вещества, в данном случае водорода, линейчатого спектра. Определим энергии и частоты фотонов спектра атомарного водорода. [49]
Это соответствует первой линии серии Бальмера. Нетрудно убедиться, что серия Бальмера состоит из линий, которые соответствуют значениям H. Эти линии действительно существуют в спектре атомарного водорода в том самом месте, которое предсказывает для них уравнение Ридберга. Серия с п1 4 была обнаружена Брэккетом, а серия с п2 5 обнаружена Пфундом. Серии с nt 6 и более высокими значениями расположены при очень низких частотах и не получили специальных названий. [50]
 |
Симметрия s - и р-функцнй. [51] |
Число п называют главным квантовым числом. Оно определяет в первую очередь энергию данного уровня. Разности между этими значениями энергии соответствуют определенным линиям в спектре атомарного водорода ( разд. [52]
Вольфрамовая проволока, помещенная в струю холодного газа, становится горячей. Атомы водорода рекомбиниру-ют на ее поверхности и передают вольфраму энергию, выделяющуюся при рекомбинации: 2Н - H2 103 ккал. После прохождения над вольфрамовой проволокой выходящий газ дает спектр молекулярного водорода, а не бальмеровский спектр атомарного водорода. Рекомбинация происходит также на поверхности окиси тория, которая при этом накаливается. Интересно, что на поверхности стеклянной трубки заметной рекомбинации не наблюдается. [53]
Еще задолго до разработки теории атома было замечено, чтб в распределении линий в спектре водорода существует определенная закономерность. Это распределение представлено на рис. 18, из которого видно, что расстояния между линиями изменяются закономерно, уменьшаясь от длинных волн к коротким. К этой же закономерности приводит и количественная теория атома водорода, построенная на рассмотренных выше постулатах с применением квантовой теории; положение линий в спектре атомарного водорода, теоретически рассчитанное из модели атома, совпало с наблюдаемым на опыте. [54]
Тлеющий разряд, образованный алюминиевыми электродами 2 и 3, проходит через капилляр 6 с внутренним диаметром I мм. У трубки 4 есть два отростка: отросток 5 содержит черную окись меди, а отросток / - раствор едкого натра. В процессе горения лампы специальная печка нагревает отросток 5, в результате окись меди восстанавливается молекулярным водородом, поэтому в трубке появляются пары воды, которые разлагаясь при разряде, дают спектр атомарного водорода. Едкий натр служит для придания упругости парам воды, достаточной для возбуждения электрического разряда. В спектре лампы наблюдаются три баль-меровские линии 656, 486 и 434 нм. [55]
Прежде всего было замечено, что линии в спектрах атомов расположены не беспорядочно, а объединяются в группы или, как их называют, серии линий. Отчетливее всего это обнаруживается в спектре простейшего атома - водорода. На рис. 12.2 представлена часть спектра атомарного водорода в видимой и близкой ультрафиолетовой области. Очевидно, что линии располагаются в определенном порядке. Расстояние между линиями закономерно убывает по мере перехода от более длинных волн к более коротким. [56]
Величина h называется постоянной Планка. Эта постоянная - просто коэффициент пересчета, с помощью которого частота выражается в единицах энергии. Экспериментальные данные, которые привели к уравнению ( 1), имеют удивительную-историю, о которой вы услышите при прохождении курса физики. Нас же интересует применение этого уравнения для объяснения спектра атомарного водорода. Этот спектр содержит частоты, испускаемые атомом водорода. Затем, пользуясь уравнением ( 1), по спектру можно получить сведения об энергии, которой обладает атом водорода. [57]
Так же как инертные газы составляют основу периодической таблицы, самый простой атом - атом водорода - дает ключ, который открывает доступ в эту систему. Атомы любого другого элемента подражают атому водорода. Для того чтобы убедиться, что это действительно так, мы должны исследовать взаимодействие атомов водорода со светом. Свет, испускаемый ( или поглощаемый) атомами водорода, называется спектром атомарного водорода. Этот спектр позволяет лучше понять сущность периодической таблицы. [58]
Страницы: 1 2 3 4