Атомные спектры

[Будущий химик]

Рассмотрим серию Бальмера, которая находится в видимой области. Каждая полоса это переход электрона с n-ой орбиты на 2-ю. При этом чем ближе полоса находится к ультрафиолетовой области тем с более высокой орбиты перескочил электрон.

 

Теперь рассмотрим спектры водорода и гелия. В видимой области они различаются. Однако что в том что в другом электроны одинаково переходят с вышестоящих орбиталей на 2-ю. Как это объяснить?

 

Другими словами что в водороде, что в гелии электрон (или электроны) при притоке энергии возбуждаются и переходят на n-ю орбиталь, с которой потом возвращаясь обратно дают отдельную полосу на спектре. Так что в случае водорода, что гелия схема образования спектра одинаковая, меняется только количество участвующих электронов, а значит это по идее должно отразится только на интенсивности линий. Однако это почему то отражается на всем спектре... :unsure:

 

Растолкуйте пожалуйста...

Изменено 7 Января, 2012 в 03:05 пользователем Будущий химик

[Wergilius]

Когда мы переходим от водорода к гелию, меняется не только количество электронов, но и заряд ядра. Получается что мы имеем две совершенно разные системы: ядро (+1) и электрон (-1) для водорода и ядро (+2) и два электрона (-1) для гелия.

С точки зрения квантовой механики, электрон в подобной системе может занимать определенные дискретные уровни энергии (энергетические уровни, между которыми совершаются переходы). Состояния электрона описываются решениями уравнения Шреденгера системы. Так вот для водорода и для гелия эти решения разные (т.к. разные сами системы).

Получается, что второй (и первые и все другие) энергетический уровень у водорода и гелия разные. Длинна волны излучения зависит от разницы между энергетическими уровнями, между которыми идет переход. Соответственно, получаем разные линии в спектре для однотипного перехода.

Еще сюда налагаются квантовые особенности - некоторые переходы для одних элементов проявляются, для других нет. Отсюда и такая разница в спектрах.

[Будущий химик]

Получается, что второй (и первые и все другие) энергетический уровень у водорода и гелия разные.

Однако готов оспорить - та же самая квантовая механика говорит, что энергетические уровни имеют строго определенные значения энергии. Так что у водорода что у гелия 2-я орбиталь должна обладать одной и той же энергией, иначе зачем принцип квантования АО нужен?

Изменено 7 Января, 2012 в 04:26 пользователем Будущий химик

[Wergilius]

Однако готов оспорить - та же самая квантовая механика говорит, что энергетические уровни имеют строго определенные значения энергии.

Строго определенные для данной квантовомеханической системы. А системы у нас разные (в случае гелия - двухзарядное положительное ядро, и два электрона, а в случае водорода - однозарядное положительное ядро и два электрона).

Более строго: энергетические уровни зависят от внешнего потенциала.

 

Аналогия с квадратным уравнением (упрощенная):

Любое квадратное уравнение ax²+bx+c=0 имеет решения x_1,2=(b²+-sqrt(b²-4ac))/2a.

Однако численное значение x₁ и x₂ зависит от коэффициентов а,b,c.

 

В случае водорода и гелия, отличаются сами уравнения.

Изменено 7 Января, 2012 в 09:44 пользователем Wergilius