Серия Sharp - Википедия - Sharp series

В резкая серия это серия спектральные линии в атомной спектр излучения возникает, когда электроны прыгают между самой нижней p-орбиталью и s-орбиталью атома. Спектральные линии включают часть в видимом свете, и они простираются в ультрафиолет. Линии становятся все ближе и ближе друг к другу, поскольку частота увеличивается, никогда не превышая предела серии. Резкие серии были важны в развитии понимания электронных оболочек и подоболочек в атомах. Резкая серия дала букву s к s атомная орбиталь или подоболочка.

Предел резкого ряда равен

Эта серия вызвана переходами от самого низкого состояния P к орбиталям с более высокой энергией S. Одна терминология для обозначения линий: 1P-mS[1] Но обратите внимание, что 1P просто означает самое низкое P-состояние в атоме, и что современное обозначение начинается с 2P и больше для атомов с более высокими атомными номерами.

Термины могут иметь разные обозначения: mS для однолинейных систем, mσ для дублетов и ms для триплетов.[2]

Так как состояние P не является самым низким уровнем энергии для щелочного атома (S есть), резкая последовательность не будет отображаться как поглощение в холодном газе, однако она проявляется как линии излучения. Поправка Ридберга является наибольшим для члена S, поскольку электрон больше проникает во внутреннее ядро ​​электронов.

Предел для серии соответствует электронная эмиссия, где у электрона так много энергии, что он ускользает от атома. Хотя серия называется резкой, линии могут быть не резкими.[3]

В щелочных металлов условия P разделены и . Это приводит к тому, что спектральные линии становятся дублеты, с постоянным интервалом между двумя частями двойной линии.

[4]

Имена

Резкую серию раньше называли второй подчиненной серией, причем диффузная серия была первой подчиненной, причем обе подчинялись основная серия.[2]

Законы для щелочных металлов

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

В 1896 г. Артур Шустер сформулировал свой закон: «Если мы вычтем частоту основной вибрации из частоты сходимости основного ряда, мы получим частоту сходимости дополнительного ряда».[5] Но в следующем номере журнала он понял, что Ридберг опубликовал идею несколькими месяцами ранее.[6]

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

  • Эта разница - самый низкий уровень Р.[7]

Закон Рунге: при использовании волновых чисел разница между пределом резкого ряда и пределом основного ряда такая же, как и при первом переходе в диффузном ряду.

  • Эта разница является самой низкой энергией уровня D.[7]

Натрий

Диаграмма Гротриана для натрия. Резкая серия связана с переходами 3p-mS, показанными здесь фиолетовым цветом.

В острой серии волновые числа определены как:

Диффузный ряд натрия имеет волновые числа, определяемые как:

когда n стремится к бесконечности, размытые и резкие серии имеют один и тот же предел.[8]

натриевая резкая серия[9]
переходдлина волны 1 Åдлина волны 2 Å
3П-4С11403.811381.5
3П-5С6160.756154.23
3П-6С5158.845153.40
3П-7С4751.824747.94
3П-8С4545.194541.63
3П-9С4423.354419.89
3П-10С4344.744341.49
3П-11С4291.014287.84
3П-12С4252.524249.41
3П-13С4223.24220.2
3П-14С4201.04198.0

Калий

калий острый ряд[10]
переходдлина волны 1 Åдлина волны 2 Å
4П-5С12522.112432.2
4П-6С6933.86911.1
4П-7С5801.85782.4
4П-8С5339.85323.4
4П-9С5099.25084.3
4П-10С4956.14942.0
4П-11С4863.64850.0
4П-12С4800.24786.9
4П-13С4754.64741.6

Щелочные земли

Четкая серия тройных линий обозначается буквой серии s и формула 1p-мс. Резкая серия синглетных линий имеет букву серии S и формула 1П-мс.[3]

Кальций

У кальция есть резкая серия троек и резкая серия синглетов.[11]

Магний

Магний имеет резкий ряд троек и резкий ряд синглетов.[3]

История

В Кембриджском университете Джордж Ливинг и Джеймс Дьюар приступили к систематическому измерению спектров элементов из групп я, II и III в видимом свете и ультрафиолете, который может проходить через воздух. Они заметили, что линии натрия чередуются резкими и размытыми. Они первыми применили термин «острый» для обозначения линий.[12] 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 продолжил использование резких и размытых линий для других линий.[13] тогда как Кайзер и Рунге предпочитали использовать термин второй подчиненный ряд для резкого ряда.[14]

Арно Бергманн обнаружил четвертую серию в инфракрасном диапазоне в 1907 году, и она стала известна как серия Бергмана или фундаментальная серия.[14]

В 1896 г. Эдвард С. Пикеринг обнаружил новую серию линий в спектре ζ Puppis. Считалось, что это резкая серия водорода. В 1915 году было дано доказательство того, что это действительно был ионизированный гелий - гелий II.[15][16]

Генрих Кайзер, Карл Рунге и Йоханнес Ридберг найдены математические соотношения между волновыми числами эмиссионных линий щелочных металлов.[17]

Фридрих Хунд ввели обозначения s, p, d, f для подоболочек в атомах.[17][18] Другие последовали этому использованию в 1930-х годах, и терминология сохранилась до наших дней.

Рекомендации

  1. ^ Фаулер, А. (1924). «Происхождение Спектры». Журнал Королевского астрономического общества Канады. 18: 373–380. Bibcode:1924JRASC..18..373F.
  2. ^ а б Сондерс, Ф. А. (1915). «Некоторые недавние открытия в серии Spectrum». Астрофизический журнал. 41: 323. Bibcode:1915ApJ .... 41..323S. Дои:10.1086/142175.
  3. ^ а б c Сондерс, Ф. А. (1915). «Некоторые недавние открытия в серии Spectrum». Астрофизический журнал. 41: 323–327. Bibcode:1915ApJ .... 41..323S. Дои:10.1086/142175.
  4. ^ Ридберг, Дж. Р. (1897). «Новая серия в спектре водорода». Астрофизический журнал. 6: 233–236. Bibcode:1897ApJ ..... 6..233R. Дои:10.1086/140393.
  5. ^ Шустер, Артур (31 декабря 1986 г.). «О новом законе, связывающем периоды молекулярных колебаний». Природа. 55 (1418): 200–201. Bibcode:1896Натура..55..200С. Дои:10.1038 / 055200a0.
  6. ^ Шустер, Артур (7 января 1987 г.). «О новом законе, связывающем периоды молекулярных колебаний». Природа. 55 (1419): 223. Bibcode:1897Натура..55..223С. Дои:10.1038 / 055223a0. S2CID  4054702.
  7. ^ а б Атомная, молекулярная и лазерная физика. Кришна Пракашан СМИ. п. 2.59.
  8. ^ Sala, O .; К. Араки; Л. К. Нода (сентябрь 1999 г.). «Процедура получения эффективного ядерного заряда из атомного спектра натрия» (PDF). Журнал химического образования. 76 (9): 1269. Bibcode:1999JChEd..76.1269S. Дои:10.1021 / ed076p1269.
  9. ^ Wiese, W .; Smith, M. W .; Майлз, Б. М. (октябрь 1969 г.). Вероятности атомных переходов, том II, натрий через кальций. Сборник важных данных. (PDF). Вашингтон: Национальное бюро стандартов. С. 39–41.
  10. ^ Wiese, W .; Smith, M. W .; Майлз, Б. М. (октябрь 1969 г.). Вероятности атомных переходов, том II, натрий через кальций. Сборник важных данных. (PDF). Вашингтон: Национальное бюро стандартов. С. 228–229.
  11. ^ Сондерс, Ф. А. (декабрь 1920 г.). «Ревизия ряда по спектру кальция». Астрофизический журнал. 52 (5): 265. Bibcode:1920ApJ .... 52..265S. Дои:10.1086/142578.
  12. ^ Бренд, Джон Чарльз Друри (1995-10-01). Линии света: источники дисперсионной спектроскопии, 1800-1930 гг.. CRC Press. стр. 123–. ISBN  9782884491624. Получено 30 декабря 2013.
  13. ^ Ридберг, Дж. Р. (апрель 1890 г.). «XXXIV. О структуре линейчатых спектров химических элементов». Философский журнал. 5. 29 (179): 331–337. Дои:10.1080/14786449008619945.
  14. ^ а б Мехра, Джагдиш; Рехенберг, Гельмут (01.01.2001). Историческое развитие квантовой теории. Springer. С. 165–166. ISBN  9780387951744. Получено 30 декабря 2013.
  15. ^ Роботти, Надя (1983). «Спектр ζ Puppis и историческая эволюция эмпирических данных». Исторические исследования в физических науках. 14 (1): 123–145. Дои:10.2307/27757527. JSTOR  27757527.
  16. ^ Мебтон, Томас Э. (25 марта 1915 г.). «О происхождении серии 4686». Философские труды. Получено 30 декабря 2013.
  17. ^ а б Уильям Б. Дженсен (2007). «Происхождение орбитальных меток S, p, d, f». Журнал химического образования. 84 (5): 757–758. Bibcode:2007JChEd..84..757J. Дои:10.1021 / ed084p757.
  18. ^ Хунд, Фридрих (1927). Linienspektren und Periodisches System der Elemente. Struktur der Materie в Einzeldarstellungen. 4. Springer. С. 55–56. ISBN  9783709156568.