ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Явление лучеиспускания. Оптические спектры из "Физическая и коллоидная химия" Согласно квантовой теории, испускание лучистой энергии (электромагнитных колебаний всякого рода радиоволн, тепловых, световых, ультрафиолетовых, рентгеновских лучей) происходит не непрерывно, а определенными порциями — квантами. Энергия кванта Е неодинакова для лучей разных длин волн (частот колебаний). Ее можно определить из соотношения E=h-v, где h — некоторая постоянная величина (постоянная Планка), равная 6,625-1(Зж-сек, v — частота колебания. Чем больше частота колебания (меньше длина волны), тем больше величина кванта. Следовательно, каждый вид лучей имеет кванты вполне определенной величины. [c.18] В общем случае электроны движутся по эллипсам, причем-большая полуось эллипса может иметь лишь определенные значения, а, следовательно, энергия движения электрона, зависящая от величины большой полуоси, строго задана (квантована). [c.19] В частном случае при равенстве большой и малой полуосей эллипс переходит в круговую орбиту. Та1к получается главное квантовое число п, определяющее размер эллипса или круга. [c.19] Эллиптическая орбита не фиксирована в пространстве. Она перемещается с определенной скоростью, таким образом, электрон описывает не эллипс, а сложную кривую. Это движение также не может быть произвольным. Момент количества движения принимает определенные квантовые значения. Это — азимутальное квантовое число к. Изменение к также приводит к изменению возможного значения энергии. [c.19] Кроме того, орбита электрона в магнитном поле наклонена к направлению поля под вполне определенными углами. Это — третье квантовое число т . Оно также иногда влияет на возможные значения энергии. Электрон, вращаясь вокруг ядра, одновременно вращается вокруг собственной оси. Это движение получило название спина электрона и характеризуется четвертым квантовым числом 5. [c.19] Спин электрона может быть как по часовой, так и против часовой стрелки. Указанными четырьмя квантовыми числами ( , к, т.1, 5) полностью определяется возможное движение электрона в атоме. Каждый электрон характеризуется своей четверкой чисел, причем у любых двух электронов эти числа не могут быть одинаковыми,—хотя бы одно из них должно быть различ-. ным принцип Паули). [c.19] Излучения энергии не наблюдаются при вращении электрона по стационарным орбитам. Электрон обладает наименьшим запасом энергии, когда он находится на самой ближайшей к ядру стационарной орбите или уровне с квантовым числом 1. [c.19] Запас энергии возбужденного электрона, находящегося на более отдаленных уровнях больше, чем на.близких к ядру. Возбужденный электрон, находясь некоторое время на отдаленном уровне от ядра, может снова возвратиться на более близкий. При этом выделяется энергия в виде электромагнитных колебаний. [c.20] Наибольшие кванты энергии излучаются в том случае, когда переход электрона происходит на ближайший к ядру слой 1. Частота колебаний излучения при этом соответствует ультрафиолетовым и рентгеновским лучам. При возвращении электрона на второй слой выделяются кванты видимого света. Возвращение электрона на третий слой приводит к образованию квантов инфракрасных (тепловых) лучей. Так возникают определенные серии излучений (группы спектральных линий определенных длин волн), хорошо наблюдаемые на видимых спектрах. Схема образования различных спектральных серий показана на рис. 5. [c.20] Так как радиусы стационарных орбит в атоме известны и запас энергии электрона на них вполне определенный, можно рассчитать величины квантов, а следовательно, частоты колебаний и длины волн спектра данного элемента. Такой теоретический подсчет всех возможных длин волн электромагнитных колебаний, произведенный Н. Бором для атома водорода, полностью совпал с фактически наблюдаемым спектром атомарного водорода. Это подтвердило правильность теории, предложенной Н. Бором для объяснения механизма излучения. [c.20] Определяя интенсивность соответствующих, характерных для данного элемента спектральных линий, можно сделать заключение о количественном содержании его. [c.21] Большое распространение качественный и количественный спектральный анализ получил при исследовании металлов, сплавов, руд, минералов. Он используется также при анализе некоторых газов. Спектральный анализ обладает высокой чувствительностью. Он позволяет обнаруживать вещества при содержании их менее 0,001%. [c.21] Совершенно незаменим спектральный анализ в астрофизике с помощью его можно точно определить химический состав весьма отдаленных звезд. Данные спектрального анализа, получаемые при изучении света звезд, подтверждают, что в состав этих далеких космических объектов входят те же химические элементы, которые встречаются на Земле. Это говорит об единстве происхождения мира. [c.21] Спектральный анализ, однако, имеет ограниченное применение. Так, он не может быть применен для определения элементов в составе химических соединений. Элемент должен находиться только в свободном (атомном) состоянии. Объясняется это тем, что видимые спектры возникают вследствие возбуждения электронов во внешних электронных слоях. При химическом же взаимодействии эти слои претерпевают изменения, деформируются. Поэтому спектры молекул оказываются уже иными, более сложными, чем спектры свободных атомов. [c.21] Вернуться к основной статье