Analiza spektrale rrezatimi i emetuar nga atomet jep informacion të gjerë për strukturën dhe vetitë e tyre. Emetimi i vërejtur zakonisht i dritës nga gazet e nxehta monotomike (ose avujt me densitet të ulët) ose kur shkarkimi elektrik në gazra.

Spektri i emetimit të atomeve përbëhet nga linja individuale diskrete, të cilat karakterizohen nga gjatësia e valës ose frekuenca v = c/X. Së bashku me spektrat e emetimit, ekzistojnë spektrat e përthithjes, të cilat vërehen kur rrezatimi me një spektër të vazhdueshëm (drita "e bardhë") kalon përmes avujve të ftohtë. Linjat e absorbimit karakterizohen me të njëjtën gjatësi vale si linjat e emetimit. Prandaj ata thonë se linjat e emetimit dhe të absorbimit të atomeve reciprokisht e kthyeshme ( Kirchhoff, 1859).

Në spektroskopi, është më i përshtatshëm të përdoret jo gjatësia e valës së rrezatimit, por reciproke v = l/X, e cila quhet numri i valës spektroskopike, ose thjesht numër valësh (Stony, 1871). Kjo vlerë tregon se sa gjatësi vale përshtaten për njësi gjatësi.

Duke përdorur të dhëna eksperimentale, fizikani zviceran Ritz në vitin 1908 gjeti një rregull empirik të quajtur parimi i kombinimit, sipas të cilit ekziston një sistem termat spektralë, ose thjesht kushtet, T f Dhe T, ndryshimi ndërmjet të cilit përcakton numrin e valës spektroskopike të një linje të caktuar spektrale:

Termat konsiderohen pozitive. Vlera e tyre duhet të ulet me rritjen e numrit P(dhe l,). Meqenëse numri i linjave të emetimit është i pafund, numri i termave është gjithashtu i pafund. Le të rregullojmë një numër të plotë P. Nëse e konsiderojmë numrin l si një ndryshore me vlerat l+ 1, l + 2, l + 3,..., atëherë, sipas formulës (1.8), lind një seri numrash të cilëve u korrespondon sistemi. vijat spektrale, thirri seri spektrale. Një seri spektrale është një grup linjash spektrale të vendosura në një sekuencë të caktuar të rregullt, dhe intensiteti i të cilave gjithashtu ndryshon sipas një ligji të caktuar. Në l,-o term T-> 0. Numri përkatës i valës v n = T p thirrur kufiri i kësaj serie. Kur i afrohemi kufirit, linjat spektrale bëhen më të dendura, d.m.th., ndryshimi në gjatësitë e valëve midis tyre tenton në zero. Intensiteti i linjave gjithashtu zvogëlohet. Vijon kufiri i serisë spektri i vazhdueshëm. Tërësia e të gjitha serive spektrale formon spektrin e atomit në shqyrtim.

Parimi i kombinimit (1.8) gjithashtu ka një formë të ndryshme. Nëse yaya =T-T Dhe y = T-T - numra valorë me dy spektra

LL| P L| PP 2 P *

vijat tral të së njëjtës seri të disa atomeve, atëherë ndryshimi i këtyre numrave të valëve (për l, > l 2):

paraqet numrin e valës së një linje spektrale të disa serive të tjera të të njëjtit atom. Në të njëjtën kohë, jo çdo linjë e mundshme e kombinimit vërehet në të vërtetë në eksperiment.

Parimi i kombinimit ishte plotësisht i pakuptueshëm në një kohë dhe u konsiderua një lojë argëtuese numrat. Vetëm Niels Bohr në 1913 pa në këtë "lojë" një manifestim të thellë modelet e brendshme atom. Për shumicën e atomeve shprehjet analitike i panjohur për terma. Formulat e përafërta u zgjodhën duke analizuar të dhënat eksperimentale. Për atomin e hidrogjenit, formula të tilla rezultuan të sakta. Në 1885, Balmer tregoi se gjatësitë e valëve të katër vijave të dukshme të vëzhguara në spektrin e atomit të hidrogjenit janë

H Q, Нр, Н у, H ft (Fig. 1.6), të cilat u matën për herë të parë nga Angstrom (1868), me në një masë të madhe saktësia mund të llogaritet duke përdorur formulën

ku numri l = 3,4, 5, 6,.... Konstante B= 3645.6-10 u përcaktua në mënyrë empirike 8 cm. Për numrin e valës, formula vijon nga (1.10)

Ku R- empirike Rydberg konstante (1890), R = 4/B. Për atomin e hidrogjenit konstanta e Rydberg është e barabartë me

Nga formula (1.11) është e qartë se termi për atomin e hidrogjenit ka një shprehje të thjeshtë:

Rrjedhimisht, për numrat valorë të serisë spektrale të atomit të hidrogjenit, formula e përgjithësuar e Balterit:

Kjo formulë përshkruan saktë serinë spektrale të atomit të hidrogjenit të zbuluar në eksperiment:

Seria Balter(l = 2, l, = 3, 4, 5, ...) - në pjesët e dukshme dhe afër ultravjollcë të spektrit X = (6562...3646)* 10" 8 cm:

Seriali Lyman(1914) (l = 1, l, = 2, 3, 4, ...) - në pjesën ultravjollcë të spektrit A = (1216...913)-10“ 8 cm:

Seriali Paschen(1908) (l = 3, l, =4, 5, 6,...) - në pjesën infra të kuqe të spektrit X = 1,88 ... 0,82 mikron:

seri Brackett(1922) (l = 4, l, = 5, 6, 7, ...) - në pjesën e largët infra të kuqe të spektrit X. = 4,05 ... 1,46 mikron:

Seria Pfund(1924) (l = 5, l, =6, 7, 8,...) - në pjesën e largët infra të kuqe të spektrit X = 7,5 ... 2,28 mikron:

Seriali Humphrey(1952) (l = 6, l, = 7, 8,...) - në pjesën e largët infra të kuqe të spektrit X = 12.5...3.3 μm:

Kufiri i secilës seri përcaktohet nga l, vija kryesore e kësaj serie.

1. Gjeni gjatësitë valore kufizuese të serisë spektrale të atomit të hidrogjenit.

Përgjigju. X t = n 1 /R. f/

2. Përcaktoni linjat kryesore të serisë spektrale.

Përgjigju. X^ =l 2 (l + 1) 2 /i (2l + 1).

3. Përcaktoni gjatësitë e valëve kufizuese ndërmjet të cilave ndodhen vijat spektrale të serisë Balmer.

PËRGJIGJE: Xf = 3647-10" 8 cm, X^ = 6565-10' 8 cm.

4. Përcaktoni spektrin klasik të atomit të hidrogjenit.

Zgjidhje. Një elektron së bashku me një bërthamë mund të konsiderohet si dipol elektrik, vektori i rrezes së të cilit ndryshon periodikisht. Projeksionet e vektorit të rrezes së elektronit mbi boshtet karteziane janë gjithashtu funksionet periodike, të cilat, në përgjithësi, mund të përfaqësohen si seri

Furier: *(/)= ^2 , y(t)= I^e^ , ku A s, B s- konstante;

co është frekuenca e rrotullimit të elektroneve rreth bërthamës, e përcaktuar nga ligji i tretë i Keplerit. Mesatarja gjatë periudhës 7'=2l/o) intensiteti i rrezatimit dipol

përcaktohet nga formula: I =----(x 2 +y 2 ku x 2 = - G dtx2. Nga këtu mezi

6L? 0 C 3 V > T.J.

goditjet: / = ---((/I 2 + 5 2)w 4 + (l 2 + B)(2В)(3ш) 4 +...) E keqja 0 s 3

Kështu, spektri përmban frekuencën o dhe harmonikat e saj 2o), 30,... dhe përfaqëson një seri vija të barabarta. Kjo bie ndesh me eksperimentin.

Spektrat atomike, spektrat optike që rezultojnë nga emetimi ose thithja e dritës ( valët elektromagnetike) i lirë ose i dobët atome të lidhura; Në veçanti, gazrat dhe avujt monoatomikë kanë spektra të tillë. Spektrat atomike lindin gjatë tranzicionit midis niveleve të energjisë së elektroneve të jashtme të një atomi dhe vërehen në rajonet e dukshme, ultravjollcë dhe afër infra të kuqe. Spektrat atomike vërehen në formën e vijave me ngjyra të ndezura kur gazrat ose avujt shkëlqejnë hark elektrik ose shkarkimi (spektrat e emetimit) dhe në formën e vijave të errëta (spektrat e përthithjes).

Konstanta Rydberg është një sasi e prezantuar nga Rydberg që përfshihet në ekuacionin për nivelet e energjisë dhe linjat spektrale. Konstanta Rydberg shënohet si R. R = 13.606 eV. Në sistemin SI, domethënë, R = 2,067 × 1016 s−1.

Fundi i punës -

Kjo temë i përket seksionit:

Bazat e fizikës atomike, kuantike dhe bërthamore

Hipoteza e De Broglie dhe lidhja e saj me postulatet e Bohr-it, ekuacioni i Shrodingerit, kuptimi fizik.. reaksionet termonukleare.. reaksionet termonukleare reaksionet bërthamore ndërmjet bërthamave të lehta atomike që ndodhin në temperatura shumë të larta..

Nëse keni nevojë material shtesë për këtë temë, ose nuk e gjetët atë që po kërkoni, ju rekomandojmë të përdorni kërkimin në bazën e të dhënave tona të veprave:

Çfarë do të bëjmë me materialin e marrë:

Nëse ky material ishte i dobishëm për ju, mund ta ruani në faqen tuaj në rrjetet sociale:

Të gjitha temat në këtë seksion:

Modelet e strukturës atomike. Modeli i Rutherford
Atomi - kimikati më i vogël pjesë e pandashme element kimik, i cili është bartës i vetive të tij. Një atom përbëhet nga bërthama atomike dhe renë elektronike përreth. Bërthama e një atomi përbëhet nga

Postulatet e Bohr-it. Teoria elementare e strukturës së atomit të hidrogjenit dhe joneve të ngjashme me hidrogjenin (sipas Bohr)
Postulatet e Bohr-it janë supozimet bazë të formuluara nga Niels Bohr në 1913 për të shpjeguar modelin spektri i linjës atomi i hidrogjenit dhe jonet e ngjashme me hidrogjenin dhe natyra kuantike e

ekuacioni i Shrodingerit. Kuptimi fizik i ekuacionit të Shrodingerit
Ekuacioni i Shrodingerit është një ekuacion që përshkruan ndryshimin në hapësirë ​​dhe kohë të gjendjes së pastër, të dhënë nga funksioni valor, në sistemet kuantike Hamiltoniane. Në fizikën kuantike

Marrëdhënia e pasigurisë së Heisenberg. Përshkrimi i lëvizjes në mekanikën kuantike
Parimi i pasigurisë së Heisenberg është një pabarazi themelore (marrëdhënie pasigurie) që vendos kufirin në saktësinë e përcaktimit të njëkohshëm të një çifti karakteristikash të një sistemi kuantik.

Vetitë e funksionit valor. Kuantizimi
Funksioni i valës(funksioni i gjendjes, funksioni psi) - një funksion me vlerë komplekse që përdoret në Mekanika kuantike për të përshkruar gjendjen e pastër të një sistemi mekanik kuantik. Është koeficienti

Numrat kuantikë. Rrotullimi
Numri kuantik - vlerë numerikeçdo ndryshore e kuantizuar e një objekti mikroskopik (grimcë elementare, bërthamë, atom, etj.) që karakterizon gjendjen e grimcës. Specifikimi i orëve kuantike

Karakteristikat e bërthamës atomike
bërthama atomike - pjesa qendrore atom në të cilin është përqendruar pjesa më e madhe e masës së tij dhe struktura e të cilit përcakton element kimik, të cilit i përket atomi. Natyra fizike bërthamore

Radioaktiviteti
Radioaktiviteti është veti e bërthamave atomike për të ndryshuar spontanisht (spontanisht) përbërjen e tyre (ngarkesa Z, numri i masës A) duke emetuar grimcat elementare ose fragmente bërthamore. Dukuria përkatëse

Reaksionet zinxhir bërthamore
Reaksioni zinxhir bërthamor - një sekuencë e vetme reaksionet bërthamore, secila prej të cilave shkaktohet nga një grimcë që u shfaq si produkt reaksioni në hapin e mëparshëm të sekuencës. Një shembull i një zinxhiri

Grimcat elementare dhe vetitë e tyre. Sistematika e grimcave elementare
Grimca elementare është një term kolektiv që i referohet mikro-objekteve në një shkallë nënbërthamore që nuk mund të ndahen në pjesët përbërëse të tyre. Vetitë: 1.Të gjitha E. h-objektet e kërkesës

Ndërveprimet themelore dhe karakteristikat e tyre
Ndërveprimet Themelore- lloje të ndryshme cilësore të bashkëveprimit ndërmjet grimcave elementare dhe trupave të përbëra prej tyre. Sot, ekzistenca e katër bazave dihet me besueshmëri

Rregullsitë në spektrat atomike

Trupat materiale janë burime rrezatimi elektromagnetik, duke pasur një natyrë të ndryshme. Në gjysmën e dytë të shekullit të 19-të. Studime të shumta janë kryer mbi spektrat e emetimit të molekulave dhe atomeve. Doli se spektri i emetimit të molekulave përbëhet nga breza të përhapur gjerësisht pa kufij të mprehtë. Spektra të tillë quheshin me shirita. Spektri i emetimit të atomeve përbëhet nga linja spektrale individuale ose grupe vijash të ndara ngushtë. Prandaj, spektrat e atomeve quheshin spektra të linjës. Për secilin element ekziston një spektër i linjës plotësisht i caktuar i emetuar prej tij, lloji i të cilit nuk varet nga metoda e ngacmimit të atomit.

Më e thjeshta dhe më e studiuara është spektri i atomit të hidrogjenit. Analiza e materialit empirik ka treguar se linjat individuale në spektër mund të kombinohen në grupe linjash, të cilat quhen seri. Në 1885, I. Balmer vërtetoi se frekuencat e linjave në pjesën e dukshme të spektrit të hidrogjenit mund të përfaqësohen në formën e një formule të thjeshtë:

( 3, 4, 5, …), (7.42.1)

ku 3,29∙10 15 s -1 është konstanta Rydberg. Linjat spektrale që ndryshojnë kuptime të ndryshme, formojnë serinë Balmer. Më pas, disa seri të tjera u zbuluan në spektrin e atomit të hidrogjenit:

Seria Lyman (e vendosur në pjesën ultravjollcë të spektrit):

( 2, 3, 4, …); (7.42.2)

Seria Paschen (shtrihet në pjesën infra të kuqe të spektrit):

( 4, 5, 6, …); (7.42.3)

Seritë e kllapave (shtrihet në pjesën infra të kuqe të spektrit):

( 5, 6, 7, …); (7.42.4)

Seritë Pfund (shtrihet në pjesën infra të kuqe të spektrit):

( 6, 7, 8, …); (7.42.5)

Seria Humphrey (e vendosur në pjesën infra të kuqe të spektrit):

( 7, 8, 9, …). (7.42.6)

Frekuencat e të gjitha linjave në spektrin e atomit të hidrogjenit mund të përshkruhen me një formulë - formula e përgjithësuar Balmer:

, (7.42.7)

ku 1, 2, 3, 4, etj. – përcakton një seri (për shembull, për serinë Balmer 2), dhe përcakton një rresht në një seri, duke marrë vlera të plota duke filluar nga 1.

Nga formulat (7.42.1) - (7.42.7) është e qartë se secila prej frekuencave në spektrin e atomit të hidrogjenit është diferenca midis dy sasive të formës në varësi të një numri të plotë. Shprehjet si ku 1, 2, 3, 4, etj. quhen terma spektralë. Sipas parimi i kombinimit Ritz, të gjitha frekuencat e emetuara mund të përfaqësohen si kombinime të dy termave spektralë:

(7.42.8)

dhe gjithmonë >

Studimi i spektrave më shumë atomet komplekse tregoi se frekuencat e linjave të tyre të emetimit mund të përfaqësohen gjithashtu si diferencë midis dy termave spektralë, por formulat e tyre janë më të ndërlikuara sesa për atomin e hidrogjenit.

Modelet e krijuara eksperimentalisht të rrezatimit atomik janë në konflikt me elektrodinamikën klasike, sipas së cilës valët elektromagnetike emetohen nga një ngarkesë përshpejtuese. Prandaj, atomet përfshijnë ngarkesat elektrike, duke lëvizur me nxitim në një vëllim të kufizuar të një atomi. Kur rrezaton, ngarkesa humbet energjinë në formën e rrezatimit elektromagnetik. Kjo do të thotë se ekzistenca e palëvizshme e atomeve është e pamundur. Megjithatë, modelet e vendosura treguan se rrezatimi spektral atomet janë rezultat i proceseve ende të panjohura brenda atomit.

Spektri i linjës së një atomi është një koleksion numer i madh linja të shpërndara në të gjithë spektrin pa ndonjë renditje të dukshme. Megjithatë, një studim i kujdesshëm i spektrave tregoi se rregullimi i linjave ndjek modele të caktuara. Këto modele shfaqen më qartë, natyrisht, në spektra relativisht të thjeshta, karakteristike për atomet e thjeshta. Për herë të parë, një model i tillë u krijua për spektrin e hidrogjenit të paraqitur në Fig. 326.

Oriz. 326. Spektri i linjës së hidrogjenit (seri Balmer, gjatësitë e valëve në nanometra). dhe - emërtimet e katër linjave të para të serisë që shtrihen në rajonin e dukshëm të spektrit

Në 1885, fizikani dhe matematikani zviceran Johann Jakob Balmer (1825-1898) vërtetoi se frekuencat e linjave individuale të hidrogjenit shprehen me një formulë të thjeshtë:

,

ku tregon frekuencën e dritës, d.m.th. numrin e valëve të emetuara për njësi të kohës, një vlerë e quajtur konstanta Rydberg, e barabartë me dhe është një numër i plotë. Nëse vendosni vlerat në 3, 4, 5, etj., Ju merrni vlera që përputhen shumë mirë me frekuencat e linjave të njëpasnjëshme në spektrin e hidrogjenit. Koleksioni i këtyre linjave përbën serinë Balmer.

Më pas, u zbulua se spektri i hidrogjenit ende përmban linja të shumta spektrale, të cilat gjithashtu formojnë seri të ngjashme me serinë Balmer.

Frekuencat e këtyre linjave mund të përfaqësohen me formula

, ku (seri Lyman),

, ku (seriali Paschen),

dhe ka të njëjtën gjë vlerë numerike, si në formulën e Balmerit. Kështu, të gjitha seritë e hidrogjenit mund të kombinohen me një formulë:

ku dhe janë numra të plotë, .

Spektrat e atomeve të tjera janë shumë më komplekse dhe shpërndarja e linjave të tyre në një seri nuk është aq e thjeshtë. Sidoqoftë, doli që linjat spektrale të të gjithë atomeve mund të shpërndahen në një seri. Është jashtëzakonisht e rëndësishme që modelet serike për të gjithë atomet mund të paraqitet në një formë të ngjashme me formulën e Balmerit, ku konstanta ka pothuajse të njëjtën vlerë për të gjithë atomet.

Ekzistenca e modeleve spektrale të përbashkëta për të gjithë atomet tregon padyshim një lidhje të thellë midis këtyre modeleve dhe veçorive themelore të strukturës atomike. Në të vërtetë, fizikanti danez, krijuesi teoria kuantike atom Niels Bohr (1885-1962) në vitin 1913 gjeti çelësin për të kuptuar këto ligje, duke vendosur në të njëjtën kohë themelet teori moderne atom (shih Kapitullin XXII).

Pyetja 3. Postulatet e Bohr-it dhe shpjegimi i origjinës së spektrit të linjës. Rregullsitë në spektrat atomike.

Të dhëna eksperimentale mbi atomin e hidrogjenit. Është e natyrshme të fillojmë të studiojmë strukturën e atomeve me atomin më të thjeshtë - atomin e hidrogjenit. Në kohën e teorisë së Bohr-it për atomin e hidrogjenit, informacioni eksperimental i mëposhtëm ishte i disponueshëm. Një atom hidrogjeni përbëhet nga një bërthamë (proton) që mbart ngarkesë pozitive, e barabartë në madhësi me ngarkesën e një elektroni, dhe një elektron, i cili, sipas model planetar Rutherford, lëviz rreth bërthamës në një orbitë rrethore ose eliptike. Dimensionet e një atomi hidrogjeni përcaktohen nga diametri i orbitës së elektronit dhe janë pak më të mëdha se 10 -10 m .

Informacioni më i rëndësishëm për krijimin e teorisë së atomeve është marrë nga spektri i emetimit të hidrogjenit. Spektri i hidrogjenit doli të ishte më i thjeshtë në krahasim me spektrat e elementëve të tjerë. Në të, çuditërisht të thjeshta dhe në të njëjtën kohë të vëzhguara me saktësi shumë të lartë modele në renditjen e vijave spektrale, të ashtuquajturat. seri spektrale (seritë spektrale u gjetën edhe në spektrat e elementeve të tjerë, por formulat për përshkrimin e tyre rezultuan të ishin më komplekse dhe pajtueshmëria e këtyre formulave me eksperimentin ishte shumë më pak e saktë). Doli se frekuencat e të gjitha linjave që vërehen në spektrin e emetimit të hidrogjenit përcaktohen nga formula:

Kjo është një formulë e përgjithësuar Balmer. Këtu ν është frekuenca e valës së dritës, është konstanta e Rydberg ( =3,293 10 15 c -1 , n=1,2,3 …, m=2, 3, 4 …) .

Modeli bërthamor atom i kombinuar me mekanika klasike dhe elektrodinamika rezultoi se nuk ishte në gjendje të shpjegonte as qëndrueshmërinë e atomit dhe as karakterin spektri atomik. Një rrugëdalje nga ky ngërç u gjet në vitin 1913 nga fizikani danez Niels Bohr, megjithëse me koston e prezantimit të supozimeve që kundërshtojnë idetë klasike. Supozimet e bëra nga Bohr janë të përfshira në dy postulate që ai deklaroi.

1.Postulati i parë i Bohr-it (postulat i gjendjes së palëvizshme) lexon: nga numër i pafund orbitat e elektroneve të mundshme nga pikëpamja mekanika klasike, vetëm disa orbita diskrete që plotësojnë kushte të caktuara kuantike janë realizuar në të vërtetë. Një elektron i vendosur në njërën prej këtyre orbitave, pavarësisht se lëviz me nxitim, nuk lëshon valë elektromagnetike (dritë).

Sipas postulatit të parë, një atom karakterizohet nga një sistem nivelet e energjisë, secila prej të cilave korrespondon me një gjendje stacionare specifike. Gjendjet e palëvizshme korrespondojnë me orbitat e palëvizshme në të cilat një elektron mund të rrotullohet rreth bërthamës për një kohë të pacaktuar pa emetuar energji. Energjia e një atomi mund të ndryshojë vetëm kur një elektron kërcen nga një gjendje energjie në tjetrën.

2. Postulati i dytë i Bohr-it (rregulli i frekuencës) formulohet si më poshtë: rrezatimi emetohet ose përthithet në formë kuantike e lehtë energjia gjatë kalimit të një elektroni nga një gjendje e palëvizshme (stabile) në tjetrën (Fig. 19.4). Madhësia e kuantit të dritës është e barabartë me ndryshimin në energjitë e atyre gjendjeve të palëvizshme midis të cilave ndodh kalimi kuantik i elektronit:

. (19.3)

Nga kjo rrjedh se ndryshimi në energjinë atomike të lidhur me rrezatimin kur një foton absorbohet është proporcional me frekuencën ν:

Absorbimi i fotonit, proporcional me frekuencën ν:

, (19.4)

ato. frekuenca e dritës së emetuar mund të përfaqësohet si diferencë midis dy sasive që karakterizojnë energjinë e sistemit emetues.

Postulati i dytë i Bohr-it bie gjithashtu në kundërshtim me elektrodinamikën e Maxwell-it. Sipas Bohr, frekuenca e rrezatimit përcaktohet vetëm nga ndryshimi i energjisë së atomit dhe nuk varet në asnjë mënyrë nga natyra e lëvizjes së elektronit. Dhe sipas Maxwell (d.m.th. nga pikëpamja elektrodinamika klasike) frekuenca e rrezatimit varet nga natyra e lëvizjes së elektronit.

Rol i rendesishem Rregullsitë empirike të marra për spektrin e linjës së atomit të hidrogjenit luajtën një rol në zhvillimin e modelit planetar.

Në 1858, fizikani zviceran I. Balmer vërtetoi se frekuencat e nëntë linjave në rajonin e dukshëm të spektrit të hidrogjenit plotësojnë lidhjen

, m=3, 4, 5, …, 11. (19.5)

Zbulimi i serisë së hidrogjenit Balmer (19.5) dha shtysë për zbulimin e serive të tjera në spektrin e atomit të hidrogjenit në fillim të shekullit të 20-të.

Nga formula (19.5) është e qartë se si m frekuenca e linjave të spektrit rritet, ndërsa intervalet ndërmjet frekuencave fqinje zvogëlohen, kështu që në frekuencë . Vlera maksimale e frekuencës në serinë Balmer e marrë në quhet kufiri Seria Balmer, përtej së cilës ekziston një spektër i vazhdueshëm.

Në rajonin ultravjollcë të spektrit të hidrogjenit është seria Lyman:

, m= 2,3,4… (19.6)

Ka edhe katër seri të tjera në rajonin infra të kuqe:

Seriali Paschen, , m = 4,5,6…

Seria e kllapave , m = 5,6,7… (19.7)

Seria Pfund , m = 6,7,8…

Seriali Humphrey , m = 7,8,9…

Siç u përmend tashmë, frekuencat e të gjitha linjave në spektrin e atomit të hidrogjenit përfaqësohen nga një formulë (19.2).

Frekuenca e linjës në çdo seri tenton në maksimum vlera maksimale , i cili quhet kufiri i serisë. Seritë spektrale Lyman dhe Balmer janë të ndara, seritë e mbetura mbivendosen pjesërisht. Për shembull, kufijtë (gjatësitë valore) të tre serive të para (Lyman, Balmer, Paschen) janë përkatësisht të barabartë

0,0912 μm; 0,3648 μm; 0, 8208 μm (λ min = c/ν max).

Bohr prezantoi rregulli i kuantizimit të orbitës që lexon: në gjendje stacionare elektroni i atomit që lëviz në një orbitë rrethore

rreze r, duhet të ketë diskrete, d.m.th. vlerat e momentit të kuantizuara këndore që plotësojnë kushtin:

n= 1, 2, 3…, (19.8)

Ku n- numri kuantik kryesor, - gjithashtu konstanta e Planck-ut.

Diskretiteti i rrezeve orbitale dhe energjive të gjendjeve të palëvizshme. Konsideroni një elektron (Fig. 19.5) që lëviz me një shpejtësi V në fushën e një bërthame atomike me ngarkesë Ze. Një sistem kuantik i përbërë nga një bërthamë dhe vetëm një elektron quhet atom i ngjashëm me hidrogjenin. Kështu, termi "atom i ngjashëm me hidrogjenin" është i zbatueshëm përveç atomit të hidrogjenit, i cili ka Z= 1, në një atom helium të vetëm të jonizuar Jo+ , në atomin e litiumit të jonizuar dyfish Li+2, etj.

Një elektron që lëviz në një orbitë të palëvizshme rrethore ndikohet nga një forcë elektrike, d.m.th. Forca e Kulonit tërheqje nga thelbi,

, (19.9)

e cila kompensohet forcë centrifugale:

. (19.10)

Zëvendësimi i shprehjes për shpejtësinë nga (19.8) në formulën (19.10) dhe zgjidhja e ekuacionit që rezulton për r n, marrim një grup vlera diskrete rrezet e orbitave të elektroneve në atome të ngjashme me hidrogjenin:

, (19.11)

Ku n = 1,2,3… .

Duke përdorur formulën (19.11), rrezet e lejuara orbitat e palëvizshme në modelin gjysmë kuantik Bohr të atomit. Numri n= 1 korrespondon me orbitën më të afërt me bërthamën, prandaj për atomin e hidrogjenit ( Z=1) rrezja e orbitës së parë

m, (19.12)

dhe shpejtësia e elektronit që i përgjigjet kësaj orbite është

km/s.

Rrezja më e vogël e orbitës quhet rrezja e parë e Bohr-it (). Nga shprehja (19.11) është e qartë se rrezet e orbitave më të largëta nga bërthama për atomet e ngjashme me hidrogjenin rriten në raport me katrorin e numrit n(Fig. 19.6)

(19.13)

Tani ne llogarisim për secilën nga orbitat e lejuara plot energji elektroni, i cili përbëhet nga energjitë e tij kinetike dhe potenciale:

. (19.14)

Kujtojmë se energjia potenciale e një elektroni në fushën e një bërthame të ngarkuar pozitivisht është një sasi negative. Zëvendësimi i vlerës së shpejtësisë në shprehje (19.14) V nga (19.8), dhe më pas, duke përdorur formulën (19.13) për r, marrim (duke marrë parasysh faktin se ):

, n = 1, 2, 3 … (19.15)

Shenjë negative në shprehjen (19.15) për energjinë atomike është për faktin se për vlerën zero energji potenciale elektroni konsiderohet të jetë vlera që korrespondon me elektronin që lëviz në pafundësi nga bërthama.

Orbita me rreze më të vogël korrespondon me vlera më e ulët energji dhe quhet TE- orbita, e ndjekur nga L- orbitë, M– orbita etj. Kur elektronet lëvizin përgjatë këtyre orbitave, atomi është në një gjendje të qëndrueshme. Diagrami i niveleve të energjisë për serinë spektrale të atomit të hidrogjenit, i përcaktuar nga ekuacioni (19.15), është paraqitur në Fig. 19.7. Linjat horizontale korrespondojnë me energjitë e gjendjeve të palëvizshme.

Distancat midis niveleve të energjisë janë proporcionale me kuantet e energjisë të emetuara nga atomi gjatë tranzicioneve përkatëse të elektroneve (të përshkruara me shigjeta). Kur një atom thith kuantet e energjisë, drejtimet e shigjetave duhet të ndryshojnë.

Nga shprehja (19.14) është e qartë se në modelin planetar të Bohr-it, gjendjet energjetike të atomit të hidrogjenit karakterizohen nga një sekuencë e pafundme nivelesh energjie. E n. vlerat E n në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e numrit n që quhet kuantike kryesore numri . Gjendja energjetike e një atomi c n=1 quhet kryesore ose normale, d.m.th. gjendje e pangacmuar, e cila korrespondon me vlerë minimale energji. Nëse n> 1, gjendja e atomit është i emocionuar ().

Energjisë E 1 gjendje themelore e atomit të hidrogjenit nga (19.15) është e barabartë me

– 13,53 eV.

Energjia e jonizimit atomi i hidrogjenit, d.m.th. E i = │ E 1 - E∞│= 13,53 eV, e barabartë me punën e bërë gjatë lëvizjes së një elektroni nga gjendja bazë ( n= 1) deri në pafundësi pa i dhënë energji kinetike.

Modelet spektrale. Në përputhje me postulatin e dytë të Bohr-it, gjatë kalimit të një elektroni të një atomi hidrogjeni nga një gjendje e ngacmuar në një gjendje që korrespondon me nivelin n(n<m) një atom hidrogjeni lëshon një sasi rrezatimi elektromagnetik me një frekuencë

prej nga = =3,29·10 15 s -1 . (19.17)

Nga frekuenca mund të shkoni në gjatësinë e valës:

, (19.18)

ku eshte vlera

, (19.19)

e cila quhet edhe konstanta Rydberg. Për të transferuar një elektron në një atom hidrogjeni nga n niveli i energjisë ( n-orbita) në m niveli i energjisë ( m-orbita) në n atomit duhet t'i jepet një energji e barabartë me diferencën midis energjive të atomit në gjendjen përfundimtare dhe fillestare.