Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

9.5: Стани атомної енергії та лінійні спектри

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    105983

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Енергії воднеподібних орбіталей різних атомів були згадані в главі 6 і, зокрема, ми показали діаграму найбільш стійкого\(\left( 1s \right)^2 \left( 2s \right)^2 \left( 2p \right)^2\) стану атома вуглецю (рис. 6-4). Перенесення одного з\(2p\) електронів на\(3s\) орбіту вимагає збудження атома до більш високого енергетичного стану і це може бути досягнуто шляхом поглинання електромагнітного випромінювання належної довжини хвилі. Звичайним способом, яким відбувається таке збудження, є поглинання єдиного кванта променистої енергії, і можна сказати, що поглинання цієї кількості енергії\(\Delta{E_{12}}\), відповідає збудженню атома з наземного стану енергією\(E_1\) в збуджений стан конфігурації\(\left( 1s \right)^2 \left( 2s \right)^2 \left( 2p \right)^1 \left( 3s \right)^1\) та енергії\(E_2\):


    Різниця в енергії,\(\Delta{E_{12}}\), пов'язана безпосередньо з частотою (\(\nu\),\(\text{sec}^{-1}\)) або довжиною хвилі (\(\lambda\),\(\text{nm}\))\(^4\) поглиненого кванта випромінювання рівнянням

    \[ \Delta{E_{12}} = h \nu = \dfrac{hc}{\lambda} \tag{9.1}\]

    в якій\(h\) є постійною Планка і\(c\) є швидкість світла. Відносини\(\Delta{E} = h\nu\) часто називають умовою частоти Бора.

    Для хімічних реакцій ми зазвичай виражаємо енергетичні зміни в\(\text{kcal mol}^{-1}\). Для поглинання одного кванта випромінювання кожним атомом (або кожною молекулою) в одному молі зміна енергії пов'язана\(\lambda\) з

    \[ \Delta{E_{12}} = \dfrac{28,600}{\lambda(nm)} \; kcal/mol \tag{9.2}\]

    Як визначено,\(\Delta{E_{12}}\) відповідає одному ейнштейну випромінювання.

    Те, що ми розробили тут, - це ідея спектроскопічної зміни, пов'язаної зі зміною енергії, пов'язаної з поглинанням кванта енергії. Спектри є результатом пошуку таких поглинань в діапазоні довжин хвиль (або частот). Якщо визначити і графікувати ступінь поглинання одноатомним газом, таким як пара натрію, як функція довжини хвилі, спостерігається ряд дуже гострих смуг поглинання або ліній, звідси і назва лінійних спектрів. Лінії гострі, оскільки відповідають конкретним змінам електронної конфігурації без ускладнень від інших можливих енергетичних змін.

    \(^4\)Див. Розділ 9-3 для обговорення одиниць частоти та довжини хвилі.

    Посилання

    Template:ContribRoberts