Diffus serie - Diffuse series

Den diffuse serien er en serie af spektrallinier i det atomare emissionsspektret forårsaget når elektroner hoppe mellem de laveste p orbital og d orbitaler et atom. Det totale orbitale vinkelmoment skifter mellem 1 og 2. De spektrale linjer inkluderer nogle i det synlige lys og kan strække sig til ultraviolet eller nær infrarød. Linjerne kommer tættere og tættere på hinanden, efterhånden som frekvensen stiger aldrig overstiger seriegrænsen. Den diffuse serie var vigtig i udviklingen af ​​forståelsen af ​​elektronskaller og subshells i atomer. Den diffuse serie har givet bogstavet d til d atombanen eller underskallen.

Den diffuse serie har værdier givet af

${\ displaystyle v = {\ frac {R} {\ venstre [2+p \ højre]^{2}}}-{\ frac {R} {\ venstre [m+d \ højre]^{2}}} med \ m = 2,3,4,5,6, ...}$

Serien er forårsaget af overgange fra den laveste P -tilstand til D -orbitaler med højere energi. En terminologi til at identificere linjerne er: 1P-mD Men bemærk, at 1P bare betyder den laveste P-tilstand i valensskal af et atom, og at den moderne betegnelse ville starte ved 2P, og er større for højere atomnummererede atomer.

Betegnelserne kan have forskellige betegnelser, mD for enkeltlinjesystemer, mδ for dubletter og md for trillinger.

Da elektronen i D -subshell -tilstanden ikke er det laveste energiniveau for alkali -atomet (S er), vil den diffuse serie ikke vise sig som absorption i en kølig gas, men den viser sig som emissionslinjer. Den Rydberg korrektion er største til S udtrykket som elektronen trænger den indre kerne af elektroner mere.

Grænsen for serien svarer til elektronemission , hvor elektronen har så meget energi, at den undslipper atomet.

I alkalimetaller er P -termerne opdelt og . Dette får de spektrale linjer til at være dubletter , med en konstant afstand mellem de to dele af den dobbelte linje. ${\ displaystyle 2P _ {\ frac {3} {2}}}$${\ displaystyle 2P _ {\ frac {1} {2}}}$

Denne opdeling kaldes fin struktur. Opdelingen er større for atomer med højere atomnummer. Opdelingen falder mod seriegrænsen. En anden opdeling sker på den rødere linje af dubletten. Dette er på grund af opdeling i D -niveau og . Opdeling i D -niveau har en mindre mængde end P -niveau, og det reduceres, når seriegrænsen nærmer sig. ${\ displaystyle nd^{2} D _ {\ frac {3} {2}}}$${\ displaystyle nd^{2} D _ {\ frac {5} {2}}}$

Historie

Den diffuse serie plejede at blive kaldt den første underordnede serie, hvor den skarpe serie var den anden underordnede, begge var underordnet hovedserien .

Love for alkalimetaller

Den diffuse seriegrænse er den samme som den skarpe seriegrænse. I slutningen af ​​1800 -tallet blev disse to betegnet supplerende serier.

Spektrale linjer i den diffuse serie er opdelt i tre linjer i det, der kaldes fin struktur . Disse linjer får den overordnede linje til at se diffus ud. Grunden til at dette sker er, at både P- og D -niveauerne er opdelt i to energier med tæt afstand. P er delt op i . D er delt op i . Kun tre af de fire mulige overgange kan finde sted, fordi vinkelmomentændringen ikke kan have en størrelse større end én. ${\ displaystyle P _ {\ frac {1} {2}} \ og \ P _ {\ frac {3} {2}}}$${\ displaystyle D _ {\ frac {3} {2}} \ og \ D _ {\ frac {5} {2}}}$

I 1896 udtalte Arthur Schuster sin lov: "Hvis vi trækker frekvensen af ​​den grundlæggende vibration fra hovedseriens konvergensfrekvens, får vi konvergensfrekvensen for de supplerende serier". Men i det næste nummer af tidsskriftet indså han, at Rydberg havde offentliggjort ideen et par måneder tidligere.

Rydberg Schuster Law: Ved hjælp af bølgetal er forskellen mellem de diffuse og skarpe seriegrænser og hovedseriegrænser den samme som den første overgang i hovedserien.

Denne forskel er det laveste P -niveau.

Runges lov: Ved hjælp af bølgetal er forskellen mellem den diffuse seriegrænse og den grundlæggende seriegrænse den samme som den første overgang i den diffuse serie.

Denne forskel er den laveste energi på D -niveau.

Litium

Litium har en diffus serie med diffuse linjer i gennemsnit omkring 6103,53, 4603,0, 4132,3, 3915,0 og 3794,7 Å.

Natrium

Graf, der viser bølgelængder af den diffuse natriumserie afbildet mod N ⁻² (omvendt firkant) ved at antage forskellige udgangspunkt for n. Blå diamant starter med n = 2, rød firkant starter med n = 3, grøn trekant starter med n = 4, violet X starter med n = 5. Kun med start n på 3 opnås en lige linje

Natriumdiffuse serien har bølgetal givet af: ${\ displaystyle \ nu _ {d} = R \ venstre ({\ frac {Z_ {3p}^{2}} {3^{2}}}-{\ frac {Z_ {nd}^{2}} { n^{2}}} \ højre) n = 3,4,5,6, ...}$

Den skarpe serie har bølgetal givet af: ${\ displaystyle \ nu _ {s} = R \ venstre ({\ frac {Z_ {3p}^{2}} {3^{2}}}-{\ frac {Z_ {ns}^{2}} { n^{2}}} \ højre) n = 4,5,6, ...}$

når n har tendens til uendeligt, ender den diffuse og skarpe serie med den samme grænse.

Kalium

Alkaliske jordarter

En diffus serie af trillelinjer betegnes med seriebogstav d og formel 1p-md . Den diffuse serie af singletlinjer har seriebogstav S og formel 1P-mS .

Helium

Helium er i samme kategori som jordalkalier med hensyn til spektroskopi, da det har to elektroner i S -underskallen, ligesom de andre alkaliske jordarter. Helium har en diffus serie af dublettlinjer med bølgelængder 5876, 4472 og 4026 Å. Helium, når det ioniseres, betegnes He ^II og har et spektrum, der meget ligner hydrogen, men skiftet til kortere bølgelængder. Dette har også en diffus serie med bølgelængder på 6678, 4922 og 4388 Å.

Magnesium

Magnesium har en diffus serie af trillinger og en skarp serie af singlets.

Kalk

Calcium har en diffus serie af trillinger og en skarp serie af singlets.

Strontium

Med strontiumdamp er de mest fremtrædende linjer fra den diffuse serie.

Barium

Barium har en diffus serie, der kører fra infrarød til ultraviolet med bølgelængder ved 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, og 3720.85 Å

Historie

På Cambridge University satte George Liveing og James Dewar sig for systematisk at måle spektre af elementer fra gruppe I , II og III i synligt lys og længere bølge ultraviolet, der ville transmittere gennem luften. De bemærkede, at linjer for natrium var skiftevis skarpe og diffuse. De var de første til at bruge udtrykket "diffus" om linjerne. De klassificerede alkalimetalspektrale linjer i skarpe og diffuse kategorier. I 1890 blev de linjer, der også optrådte i absorptionsspektret, betegnet hovedserien . Rydberg fortsatte brugen af ​​skarp og diffus til de andre linjer, hvorimod Kayser og Runge foretrak at bruge udtrykket første underordnede serie for de diffuse serier.

Arno Bergmann fandt en fjerde serie i infrarød i 1907, og dette blev kendt som Bergmann Series eller fundamental series.

Heinrich Kayser , Carl Runge og Johannes Rydberg fandt matematiske forbindelser mellem bølgetallet af emissionslinjer for alkalimetaller.

Friedrich Hund introducerede s, p, d, f notationen for underskaller i atomer. Andre fulgte denne brug i 1930'erne, og terminologien har været den dag i dag.

Referencer