Диффузная серия - Diffuse series

Серии диффузный представляет собой серию спектральных линий в атомном спектре излучения возникает , когда электроны перемещаться между самой низкой р орбитальных и г - орбиталей атома. Полный орбитальный угловой момент изменяется от 1 до 2. Спектральные линии включают часть в видимом свете и могут простираться в ультрафиолет или ближнюю инфракрасную область. Линии становятся все ближе и ближе друг к другу, поскольку частота увеличивается, никогда не превышая предела серии. Диффузный ряд сыграл важную роль в развитии понимания электронных оболочек и подоболочек в атомах. В диффузной серии буква d обозначается атомной орбиталью или подоболочкой.

Диффузный ряд имеет значения:

Эта серия вызвана переходами от низшего P-состояния к D-орбиталям с более высокой энергией. Одна терминология для обозначения линий: 1P-mD. Но обратите внимание, что 1P просто означает самое низкое состояние P в валентной оболочке атома, и что современное обозначение начинается с 2P и больше для атомов с более высокими атомными номерами.

Термины могут иметь разные обозначения: mD для однолинейных систем, mδ для дублетов и md для триплетов.

Поскольку электрон в состоянии подоболочки D не является самым низким энергетическим уровнем для щелочного атома (S есть), диффузный ряд не будет отображаться как поглощение в холодном газе, однако он проявляется как линии излучения. Коррекции Ридберг является самой большой сроком S , как электрон проникает внутреннее ядро электронов больше.

Предел для серии соответствует эмиссии электронов , когда электрон обладает такой большой энергией, что выходит из атома.

В щелочных металлах члены P разделяются и . Это приводит к тому, что спектральные линии становятся дублетами с постоянным интервалом между двумя частями двойной линии.

Это расщепление называется тонкой структурой. Расщепление больше для атомов с более высоким атомным номером. Расщепление уменьшается к пределу серии. Еще одно расщепление происходит на более красной линии дублета. Это происходит из-за разделения на уровне D и . Разделение на уровне D имеет меньшую величину, чем на уровне P, и оно уменьшается по мере приближения к пределу серии.

История

Размытый ряд раньше назывался первой подчиненной серией, а резкий - второй подчиненной серией, причем обе подчинены основной серии .

Законы для щелочных металлов

Предел диффузной серии такой же, как и предел резкой серии . В конце 1800-х годов эти два были названы дополнительными сериями.

Спектральные линии диффузной серии разделены на три линии в так называемой тонкой структуре . Эти линии делают общую линию размытой. Причина этого в том, что уровни P и D разделены на две близкорасположенные энергии. P разбивается на . D разбивается на . Только три из четырех возможных переходов могут иметь место, потому что изменение углового момента не может иметь величину больше единицы.

В 1896 году Артур Шустер сформулировал свой закон: «Если мы вычтем частоту основной вибрации из частоты сходимости основного ряда, мы получим частоту сходимости дополнительного ряда». Но в следующем номере журнала он понял, что Ридберг опубликовал идею несколькими месяцами ранее.

Закон Ридберга-Шустера: используя волновые числа, разница между пределами диффузного и резкого ряда и пределом основного ряда такая же, как и при первом переходе в основной серии.

Эта разница - самый низкий уровень Р.

Закон Рунге: используя волновые числа, разница между пределом диффузного ряда и пределом основного ряда такая же, как и для первого перехода в диффузном ряду.

Эта разница является самой низкой энергией уровня D.

Литий

Литий имеет диффузную серию с диффузными линиями в среднем около 6103,53, 4603,0, 4132,3, 3915,0 и 3794,7 Å.

Натрий

График, показывающий длины волн диффузного ряда натрия в зависимости от N −2 (обратный квадрат) с допущениями о различных исходных точках n. Синий ромб начинается с n = 2, красный квадрат начинается с n = 3, зеленый треугольник начинается с n = 4, фиолетовый X начинается с n = 5. Только при начальном n, равном 3, получается прямая линия.

Диффузный ряд натрия имеет волновые числа, определяемые по формуле:

В острой серии волновые числа определены как:

когда n стремится к бесконечности, размытые и резкие серии заканчиваются одним и тем же пределом.

натриевая диффузная серия
переход длина волны 1 Å длина волны 2 Å длина волны 3 Å
3П-3Д 8194,82 8183,26 8194,79
3П-4Д 5688,21 5682,63 5688,19
3П-5Д 4982,81 4978,54 4982,8
3П-6Д 4668,56 4664,81 4668,6
3П-7Д 4497,66 4494,18 4497,7
3П-8Д 4393,34 4390,03 4393,3
3П-9Д 4324,62 4321,40 4324,6
3П-10Д 4276,79 4273,64 4276,8
3П-11Д 4242,08 4238,99 4242,0
3П-12Д 4215
3П-13Д 4195

Калий

калий диффузный ряд
переход длина волны 1 Å длина волны 2 Å длина волны 3 Å
4П-3Д 11772,8 11690,2 11769,7
4П-4Д 6964,69 6936,27 6964,18
4П-5Д 5831,9 5812,2 5831,7
4П-6Д 5359,7 5343,1 5359,6
4П-7Д 5112,2 5097,2 5112,2
4П-8Д 4965,0 4950,8 4965,0
4П-9Д 4869,8 4856,1 4869,8
4П-10Д 4804,3 4791,0 4804,3
4П-11Д 4757,4 4744,4 4757,4

Щелочные земли

Размытая серия триплетных линий обозначается буквой серии d и формулой 1p-md . Размытый ряд синглетных линий имеет букву S и формулу 1P-mS .

Гелий

Гелий относится к той же категории, что и щелочноземельные земли, в отношении спектроскопии, поскольку у него есть два электрона в S подоболочке, как и у других щелочноземельных элементов. Гелий имеет диффузную серию дублетных линий с длинами волн 5876, 4472 и 4026 Å. Ионизированный гелий называется He II и имеет спектр, очень похожий на водород, но смещенный в сторону более коротких волн. Это также имеет диффузный ряд с длинами волн 6678, 4922 и 4388 Å.

Магний

Магний имеет диффузную серию триплетов и резкую серию синглетов.

Кальций

Кальций имеет диффузную серию триплетов и резкую серию синглетов.

Стронций

В случае паров стронция наиболее заметные линии принадлежат диффузному ряду.

Барий

Барий имеет диффузный ряд от инфракрасного до ультрафиолетового с длинами волн 25515,7, 23255,3, 22313,4; 5818.91, 5800.30, 5777.70; 4493,66, 4489,00; 4087,31, 4084,87; 3898,58, 3894,34; 3789,72, 3788,18; 3721,17 и 3720,85 Å

История

В Кембриджском университете Джордж Ливинг и Джеймс Дьюар намеревались систематически измерять спектры элементов из групп I , II и III в видимом свете и более длинноволновом ультрафиолете, который может передаваться через воздух. Они заметили, что линии для натрия чередуются резкими и размытыми. Они первыми применили термин «диффузный» для обозначения линий. Они классифицировали спектральные линии щелочных металлов на резкие и размытые категории. В 1890 г. линии, также появлявшиеся в спектре поглощения, были названы основной серией . Ридберг продолжал использовать резкий и размытый ряд для других линий, тогда как Кайзер и Рунге предпочли использовать термин первый подчиненный ряд для диффузного ряда.

Арно Бергманн обнаружил четвертую серию в инфракрасном диапазоне в 1907 году, и она стала известна как серия Бергмана или фундаментальная серия.

Генрих Кайзер , Карл Рунге и Йоханнес Ридберг нашли математические соотношения между волновыми числами эмиссионных линий щелочных металлов.

Фридрих Хунд ввел обозначения s, p, d, f для подоболочек в атомах. Другие последовали этому использованию в 1930-х годах, и терминология сохранилась до наших дней.

использованная литература

  1. Перейти ↑ Fowler, A. (1924). «Происхождение Спектры». Журнал Королевского астрономического общества Канады . 18 : 373–380. Bibcode : 1924JRASC..18..373F .
  2. ^ a b Сондерс, Ф.А. (1915). «Некоторые недавние открытия в серии Spectrum». Астрофизический журнал . 41 : 323. Bibcode : 1915ApJ .... 41..323S . DOI : 10.1086 / 142175 .
  3. ^ a b c Сондерс, Ф.А. (1915). «Некоторые недавние открытия в серии Spectrum». Астрофизический журнал . 41 : 323–327. Bibcode : 1915ApJ .... 41..323S . DOI : 10.1086 / 142175 .
  4. Перейти ↑ Rydberg, JR (1897). «Новая серия в спектре водорода». Астрофизический журнал . 6 : 233–236. Bibcode : 1897ApJ ..... 6..233R . DOI : 10.1086 / 140393 .
  5. ↑ Band, Иегуда Б. (14 сентября 2006 г.). Свет и материя: электромагнетизм, оптика, спектроскопия и лазеры . Джон Вили. ISBN 9780471899310. Дата обращения 3 июля 2015 .
  6. Перейти ↑ Band, Yehuda B. (14 сентября 2006). Свет и материя: электромагнетизм, оптика, спектроскопия и лазеры . Джон Вили и сыновья . С. 321–322. ISBN 9780471899310. Проверено 10 января 2014 года .
  7. ^ Шустер, Артур (31 декабря 1986). «О новом законе, связывающем периоды молекулярных колебаний» . Природа . 55 (1418): 200–201. Bibcode : 1896Natur..55..200S . DOI : 10.1038 / 055200a0 .
  8. ↑ Шустер, Артур (7 января 1987 г.). «О новом законе, связывающем периоды молекулярных колебаний» . Природа . 55 (1419): 223. Bibcode : 1897Natur..55..223S . DOI : 10.1038 / 055223a0 . S2CID  4054702 .
  9. ^ a b Атомная, молекулярная и лазерная физика . Кришна Пракашан СМИ. п. 2.59.
  10. ^ атомные спектры и векторная модель. Том 1. Серия спектров . КУБОК Архив . п. 19. ISBN 9781001286228.
  11. ^ a b Sala, O .; Араки, К .; Нода, Л.К. (сентябрь 1999 г.). «Процедура получения эффективного ядерного заряда из атомного спектра натрия» (PDF) . Журнал химического образования . 76 (9): 1269. Bibcode : 1999JChEd..76.1269S . DOI : 10.1021 / ed076p1269 .
  12. ^ Wiese, W .; Смит, МВт; Майлз, Б.М. (октябрь 1969 г.). Вероятности атомных переходов, Том II, натрий через кальций. Сборник важных данных . Вашингтон: Национальное бюро стандартов. С. 39–41.
  13. ^ Wiese, W .; Смит, МВт; Майлз, Б.М. (октябрь 1969 г.). Вероятности атомных переходов, том II, натрий через кальций. Сборник важных данных (PDF) . Вашингтон: Национальное бюро стандартов. С. 228–230.
  14. Перейти ↑ Saunders, FA (1919). «Обзор последних работ по сериям спектров гелия и водорода». Астрофизический журнал . 50 : 151–154. Bibcode : 1919ApJ .... 50..151S . DOI : 10,1086 / 142490 .
  15. Перейти ↑ Saunders, FA (декабрь 1920 г.). «Ревизия ряда по спектру кальция». Астрофизический журнал . 52 (5): 265. Bibcode : 1920ApJ .... 52..265S . DOI : 10.1086 / 142578 .
  16. Перейти ↑ Saunders, FA (1922). «Ревизия серии по спектру стронция». Астрофизический журнал . 56 : 73–82. Bibcode : 1922ApJ .... 56 ... 73s . DOI : 10.1086 / 142690 .
  17. Перейти ↑ Saunders, FA (1920). «Ревизия серии по спектру бария». Астрофизический журнал . 51 : 23–36. Bibcode : 1920ApJ .... 51 ... 23S . DOI : 10.1086 / 142521 .
  18. ^ Бренд, Джон Чарльз Друри (1995-10-01). Линии света: источники дисперсионной спектроскопии, 1800-1930 гг . CRC Press . стр. 123–. ISBN 9782884491624. Проверено 30 декабря 2013 года .
  19. ↑ Ридберг-младший (апрель 1890 г.). «XXXIV. О структуре линейчатых спектров химических элементов» . Философский журнал . Серия 5. 29 (179): 331–337. DOI : 10.1080 / 14786449008619945 .
  20. ^ а б Мехра, Джагдиш; Рехенберг, Гельмут (01.01.2001). Историческое развитие квантовой теории . Springer. С. 165–166. ISBN 9780387951744. Проверено 30 декабря 2013 года .
  21. ^ a b Уильям Б. Дженсен (2007). «Происхождение орбитальных меток S, p, d, f». Журнал химического образования . 84 (5): 757–758. Bibcode : 2007JChEd..84..757J . DOI : 10.1021 / ed084p757 .
  22. ^ Хунд, Фридрих (1927). Linienspektren und Periodisches System der Elemente . Struktur der Materie в Einzeldarstellungen. 4 . Springer. С. 55–56. ISBN 9783709156568.