Энергия возбуждения атомов элементов

К числу экстремальных воздействий, получивших распространение в последнее время, относится также воздействие низких п сверхнизких температур, о применении которых речь пойдет ниже. В последнее время в химии оформился достаточно самостоятельный раздел, получивший название химии высоких энергий (ХВЭ). ХВЭ — это область химии, изучающая состав, свойства н химические превращения в системах, содержащих возбужденные частицы. Сами возбужденные частицы, например атомы одного и того же элемента, могут существенно отличаться энергетическим состоянием. Тогда любой возбужденный атом можно рассматривать как своеобразное соединение того же атома Ао с минимальной возможной энергией и фотона [c.90]

Аналогичная гибридизация имеет место и у переходных элементов. При этом комбинируются 3d-, 4s- и 4/ -орбиты. Особый интерес представляет s/j d-гибридизация. Полинг показал, что при этом возникают шесть эквивалентных электронных тяжей, направленных, например, вдоль положительных и отрицательных направлений осей х, у, г (октаэдрическая гибридизация). Эти гибридизации привлекались для объяснения строения комплексных соединений типа ионов Fe ( N)s или Со (ЫНз)б . Атом железа имеет внешние электроны (3df (4s) . Ион Ре + имеет строение (3d)" (4s)Представляется энергетически выгодным возбудить три электрона из З -состояния в 4р-состояние. Тогда в возникшем ионе осуществляется состояние (МУ (4s) (4р) . Два /-электрона, один 4s и три 4р дают октаэдрическую гибридизацию, приводящую к шести сильным связям, компенсирующим энергию, затраченную иа возбуждение. [c.480]

Периодическая система элементов и электронная структура ат( мов. Для каждого атома в принципе возможно неограниченное число отдельных состояний, различающихся по своей энергии. Среди них одно единственное состояние с наименьшей энергией называется нормальным или невозбужденным. Все остальные энергетические состояния с большим запасом энергии называются возбужденными. Для перевода атома из нормального в возбужденное состояние необходимо сообщить ему некоторую энергию — энергию возбуждения. Когда речь идет об электронной структуре атомов, имеют в виду прежде всего их нормальное состояние. [c.54]

Горячий атом, перемещаясь в кристаллах, в первые мгновенья (порядка Ю- се/с) вырывает атомы вдоль своего пути и сообщает значительные количества энергии, достаточные для перехода их в возбужденные состояния и последующего подобного воздействия их на соседние с ними атомы. Такой процесс каскадного характера вызывает как бы разложение или плавление кристалла в малом элементе объема. Расходуя на это значительную часть своей избыточной энергии, горячий атом постепенно остывает. При этом он может продвигаться на расстояние до 1000 А от точки своего возникновения. Повышенный запас энергии в элементе объема кристалла вдоль пути горячего атома в короткое время (порядка 10"" сек) рассеивается, но в нем в той или другой степени остаются нарушения первоначального состава и упорядоченного расположения частиц. [c.557]

Получение лазерного луча. За счет накачки внешней энергии (электрической, световой, тепловой, химической) атомы активного вещества - излуча1еля переходят в возбужденное состояние. Возбужденный атом излучает энергию в виде фотона. В отрасли используются твердотелые лазеры. В качестве активного вещества служит оптическое стекло с примесью неодима и редкоземельных элементов. [c.120]

Все элементы второй главной подгруппы, кроме бериллия, обладают ярко выраженными металлическими свойствами. В устойчивом (нормальном) состоянии они являются нульвалентными, так как их внешние электроны на -подуровне спарены. Но это не значит, что они химически не деятельны. Энергия возбуждения у них мала (например, у атома бериллия 259,4 кДж) и полностью перекрывается энергией образования химических связей, поэтому один из 2.5-электронов может перейти в 2/7-состояние. В этом случае атом будет иметь два неспаренных электрона, и, следовательно, он может проявлять валентность, равную двум. [c.77]

В качестве приемника излучения для спектров флуоресценции обычно используются фотоумножители, спектрального прибора — монохроматор, реже светофильтры. Назначение спектрального прибора — выделить интересующую нас линию из всего спектра, испускаемую возбужденным атомом или другими частицами, которым возбужденный атом передал свою энергию при соударениях или которые в свою очередь возбудились, поглотив какие-то кванты света, испущенные оптически возбужденным атомом. Попадание па фотоумножитель излучения, содержащего только длину волны спектральной линии атома определяемого элемента, уменьшает влияние постороннего излучения, которое должно рассматриваться как шум относительно определяемого сигнала. [c.134]

Итак, номер периода в таблице Менделеева равен главному квантовому числу для электронов внешних орбит, а номер группы определяет общее число электронов на этих орбитах. Все сказанное справедливо только для невозбужденных атомов, обладающих минимальным значением полной энергии. Атомы всех элементов, подобно атому водорода, могут быть возбуждены, и при этом часть электроиов в них располагается на орбитах с главным квантовым числом, большим, чем номер периода. Теория многоэлектронных атомов является весьма сложной и до настоящего времени полностью не разработана. Тем не менее, для приблизительных оценок атомы любых элементов могут рассматриваться как водородоподобные. Так, например, при определении энергии возбуждения [c.56]

В заключение остановимся на вопросе о выборе линии сравнения и элемента — внутреннего стандарта. Идеальной линией сравнения, автоматически учитывающей влияние изменений условий в плазме источника на интенсивность аналитической линии, является линия, полностью идентичная аналитической (принадлежность атому или иону, равенство энергий возбуждения, потенциалов ионизации и сумм по состояниям, одинаковая структура энергетических уровней у определяемого элемента и внутреннего стандарта). Естественно, удовлетворить этим условиям полностью невозможно, тем более при одновременном определении ряда элементов. Однако учитывать их необходимо. В частности, показана [962] особая важность близости структуры энергетических уровней и констант ионизационного равновесия у определяемого элемента и внутреннего стандарта. [c.109]

Атом любого элемента следует рассматривать как систему, способную возбуждаться и переходить в новое состояние, определяемое квантом поглощенной энергии. Это состояние атома создает новое расположение электронов, переход которых на следующий подуровень или уровень означает поглощение энергии, а возвращение в исходное состояние — релаксация — сопровождается выделением энергии. Время жизни возбужденного атома чрезвычайно мало (10 —10 с), однако если атом, находясь в возбужденном состоянии, образует новые связи (вступает в химическое соединение), то в таком случае это состояние атома может сохраняться неопределенно долго. При больших энергиях возбуждения полученное соединение будет иметь свойства окислителя (например, перманганат калия, хлорная кислота и т. д.). [c.54]

Процесс ионизации может заметно уменьшать долю свободных атомов даже при неполной диссоциации тех или иных химических соединений, так как энергия ионизации ряда элементов значительно меньше энергии диссоциации термостойких молекул. Кроме того, равновесия диссоциации и ионизации имеют обший член— атом определяемого элемента. Поэтому оба процесса должны рассматриваться совместно смещение равновесия диссоциации (атомизации) вызывает сдвиг ионизационного равновесия и наоборот. Таким образом, формула (14.24) при детальном анализе условий возбуждения спектров должна быть расширена и дополнена с учетом высказанных соображений. Еще одним из дополнений является уравнение баланса числа атомов элемента в зоне возбуждения спектров. [c.361]

Излучение линии, характеристической для данного элемента, происходит, когда энергия, передаваемая атому при столкновении, равна либо превосходит энергию возбуждения, необходимую для того, чтобы вызвать электронный переход. Количество энергии, которое может приобрести частица в дуге, находится в сильной зависимости от температуры плазмы дуги. Температура, в свою очередь, определяется главным образом потенциалом ионизации того элемента, который легче других теряет электрон. Чем ниже минимальный потенциал ионизации, тем меньше температура дуги. [c.91]

Происхождение эмиссионных спектров Атомы и ионы всех элементов могут находиться в нормальном (основном) и возбужденном состояниях. В нормальном состоянии атомы обладают минимальной энергией Е , и в этом состоянии они не излучают. Под влиянием внешних воздействий (столкновения с быстролетящими частицами, ионами, электронами) происходит переход валентных электронов атома с нормального уровня на один из более высоких энергетических уровней , т. д. По истечении некоторого промежутка времени (примерно 10 сек) каждый возбужденный атом возвращается в нормальное или какое-либо промежуточное возбужденное состояние. Освобождающаяся при этом энергия АЕ=Е"—Е излучается в виде кванта света Ь. Эти соотношения можно выразить формулой [c.126]

Нейтроны, проходя через вещество, сталкиваются и взаимодействуют только с ядрами атомов и могут быть поглощены ими, а элемент, таким образом, будет превращен в изотоп. В результате распада ядер этих изотопов могут образоваться новые элементы. Если нейтрон не захватывается ядром, то он может выбить атом из молекулы. Скорость выбитого атома может быть настолько большой, что он потеряет один или несколько электронов. При небольших энергиях нейтронов скорость выбитого атома невелика, и он сохраняет свою электронную оболочку, хотя последняя может придти в возбужденное состояние. [c.260]

При определении числа химических связей, которые атом элемента может образовывать по обменному механизму, следует учитывать, что при переходе атома в возбужденное состояние число его неспаренных электронов может увеличиваться в результате разделения некоторых электронных пар и перехода электронов на более высокие энергетические подуровни. Если энергия, затраченная на возбуждение атома, не очень велика, то она может компенсироваться энергией образующейся химической связи, и возбужденное состояние атома стабилизируется. Небольшими затратами энергии сопровождаются переходы электронов на более высокие подуровни внутри одного и того же энергетического уровня. Переходы электронов с подуровней одного энергетического уровня на подуровни другого могут требовать больших затрат энергии. Поэтому возбужденные состояния атомов, возникающие в результате таких переходов у элементов первых трех периодов, не могут стабилизироваться химической связью. [c.161]

Там, где это оказалось возможным, отмечена принадлежность линий спектру нейтрального атома или иона (соответственно значки I, II, III и т. д., стоящие за символом элемента или перед длиной волны). В тех случаях, когда отсутствуют данные по систематике спектра, приписывание линии атому либо иону той или иной кратности не является достоверным. В первой части соответствующие обозначения, как правило, взяты в скобки. Во второй части на такую неопределенность указывает отсутствие сведений об энергии возбуждения линии. [c.12]

Известно, что атомы благородных газов имеют метастабильные уровни, обладающие большими количествами энергий. Например, атом гелия имеет два метастабильных уровня 2"5 (20,5 эв) и 2 1 (19,8 эв). Переход атома из метастабильного состояния в нормальное маловероятен, поэтому метастабильное состояние существует аномально долго от 10- до нескольких секунд (по сравнению с 10- —10- сек. для возбужденных состояний). В связи с этим атомы благородных газов, находящихся в мета-стабильном состоянии, могут очень эффективно возбуждать атомы и молекулы путем столкновений. Такой способ возбуждения может быть преобладающим перед возбуждением путем электронных столкновений. Следовательно, трудновозбудимые элементы — Г, С1, Р и 3,— имеющие потенциалы ионизации 14—17 эв, могут таким путем возбуждаться, притом очень эффективно, но только в присутствии гелия или неона, метастабильные состояния которых обладают энергией от 20,5 до 16,8 эв. [c.21]

Более вероятен процесс ионизации, который происходит при столкновении атома В, находящегося в основном состоянии, с возбужденным атомом А другого элемента, если энергия возбуждения этого атома превосходит энергию ионизации атома В. Ионизация при этом протекает различно в зависимости от того, является ли возбужденный атом излучающим или метастабильным. Эти процессы хорошо изучены экспериментально и теоретически, но только для атомных столкновений, а не для столкновений с молекулами. [c.286]

В этом случае атом углерода, находясь в возбужденном состоянии и имея четыре неспаренных электрона, образует четыре ковалентные связи. Возбужденное состояние характерно для любого элемента, для которого возможно разъединение спаренных электронов и перемещение их на близкую по энергии свободную орбиталь. [c.29]

Если возбуждение атома, приводящее к увеличению числа неспаренных электронов, связано с очень большими затратами энергии, то эти затраты не компенсируются энергией образования новых связей тогда такой процесс в целом оказывается энергетически невыгодным. Так, атомы кислорода и фтора не имеют свободных орбиталей на валентной электронной оболочке. Здесь возрастание числа неспаренных электронов (способствующих образованию наиболее прочных связей) возможно только путем перевода одного из электронов на следующий энергетический подуровень, т. е. в состояние 3 . Однако такой переход сопряжен с очень большой затратой энергии, которая не покрывается энергией, выделяющейся при возникновении новых связей. Поэтому за счет неспаренных электронов атом кислорода может образовать не больше двух ковалентных связей, а атом фтора — только одну. Действительно, для этих элементов характерна ковалентность, равная двум для кислорода и единице — для фтора. [c.124]

Радиоактивный распад с испусканием р- и а-частиц приводит к изменению заряда ядра, т. е. к превращению исходного ядра в ядро другого элемента. В случае Р -распада атомный номер увеличивается на единицу, при р+-распаде уменьшается на единицу. В обоих случаях массовое число не изменяется. В результате а-распада атомный номер уменьшается на два, а массовое число—на четыре. Часто а- и р-распад ядер сопровождается электромагнитным излучением очень высокой энергии, которое называют у-излучением. Наличие 7-излучения свидетельствует, что первоначально в результате радиоактивного распада образуется ядро в возбужденном состоянии, которое переходит в основное состояние с испусканием у-квантов. а-, р- и у-излучения обладают высокой энергией, измеряемой сотнями тысяч и даже миллионами электрон-вольт. Для сравнения можно сказать, что энергия разрыва одной химической связи измеряется несколькими электрон-вольтами энергия, необходимая для удаления одного электрона из окружающей атом электронной оболочки, измеряется несколькими электрон-вольтами или небольшим числом десятков электрон-вольт. Поэтому каждая а- или р-частица или у-квант могут на своем пути произвести вполне ощутимые действия. Так, в газе, ударяясь о встречные атомы или молекулы, они способны выбивать из них электроны и превращать их в ионы. Поэтому электрическая проводимость газа становится на какой-то очень короткий промежуток времени больше, и если частица пролетела между электродами, то удается зарегистрировать прохождение тока ( вспышку проводимости). Если число распадающихся атомных ядер не превышает нескольких тысяч в секунду, то каждая вспышка может быть зарегистрирована отдельно (проводимость, возникшая в результате пролета одной частицы успеет упасть до малых значений перед пролетом следующей частицы) и тем самым можно сосчитать число актов радиоактивного распада. Это можно сделать и другим способом, поместив радиоактивное вещество в специальный раствор, содержащий какой-либо сцинтиллятор — вещество, молекулы которого под действием р-частиц начинают испускать свет. Естественно, что каждая р-частица может вызвать свечение не очень большого числа молекул сцинтиллятора, однако современные высокочувствительные фотоумножители позволяют регистрировать такие слабые вспышки, и по числу вспышек света можно определить число распавшихся радиоактивных атомов. [c.27]

Такие понятия, как конфигурация и терм, являются характеристиками электронного строения молекулы, они неприменимы в строгом смысле к описанию состояния отдельных атомов в составе молекулы. Тем не менее с использованием соображений симметрии удается для некоторых молекул установить примерное строение электронной оболочки атома в составе молекулы. Хорошо известным примером в этом отношении может служить молекула метана, в которой, как это впервые показал Л. Полинг, эффективная конфигурация атома углерода есть Этот вопрос обсуждается, как правило, в литературе весьма подробно, см. [17], [8], [12], [20]. Рассмотрим подобную задачу на примере более сложной системы — комплекса №Уг, где в качестве У может быть взят атом кислорода. Симметрия комплекса предполагается Сзу Атомы переходных элементов имеют малую энергию возбуждения. Для атома N1 (см. гл. 3, 6) разность полных энергий АЕ = Е Зс 4х) — ( F, 3 4х ) составляет всего лишь 205 см" = 0,03 зВ. При столь незначительной величине АЕ орбитальные энергии 4s и Зй -злект-ронов претерпевают тем не менее существенные изменения. Например, для основного в конфигурации с F-тepмa = -0,70693, 45 = = -0,27624, в то время как для терма -0,45730 и = -0,23576. [c.218]

Пз выражения (49) следует, что энергия возбуждения быстро падает при увеличении главного квантового числа, т. е. номера периода, в котором находится атом данного элемента. В табл. 1 приводятся значения энергии ионизации и электроотрицательиости атомон некоторых элементов. [c.60]

Вследствие возбуждения атом бора имеет три непарных элетрона, а атом углерода—четыре. Возбуждение атомов требует определенной затраты энергии, поэтому оно возможно лишь при компенсации этой затраты за счет энергии, выделяемой ири образовании химических связей. Так, на распаривание 25 — электронов углерода требуется около 670 кдж/г. атом, в то время как при образовании четырех связей с соответствующими элементами выделяется 800—1500 кдж/моль, [c.20]

С другой стороны, резонансные линии обладают некоторыми недостатками. Известно, что нагревание переводит атом в возбужденное состояние, т. е. переводит электроны на уровни с более высоким квантовым числом. В более холодных частях пламени возбужденный атом переходит в состояние с низшим уровнем энергии (к терму с меньшим квантовым числом). Однако невозбужденные атомы в холодных частях пламени могут непосредственно поглощать излучение, если оно соответствует энергетическим характеристикам этих атомов. Холодный атом будет особенно легко поглощать именно резонансные линии, возбужденные другими атомами данного элемента в зонах с более высокой температурой. Действительно, у холодных атомов их электроны находятся на нижнем уровне п = 1) и, поглощая соответствующий квант энергии, электрон может перейти на ближайший уровень (п = 2). [c.176]

Причина того, что конфигурационная устойчивость соединений типа КзУ различна и зависит от положения элемента У в периодической системе, не вполне ясна это различие может быть обусловлено тем фактом, что Звр гнбридные связи (образование которых должно происходить в плоском переходном состоянии инверсии в случае атомов, подобных сере и фосфору) менее выгодны по сравнению с Зр-связями, чем 25р -связи по сравнению с 2р-связями в случае соответствующей инверсии при азоте или углероде. Другим фактором в случае элементов третьего и следующих периодов может быть большая энергия возбуждения электрона с х- на р-орбиталь, как это требуется при изменении гибридизации в переходном состоянии (1, разд. 5-6). Этот эффект будет проявляться, разумеется, особенно ярко в том случае, когда атом, претерпевающий инверсию, несет положительный заряд, как в сульфониевых ионах. [c.158]

В соответствии с правилом Гунда атом никеля в основном состоянии пмеет два непарных -электрона, атом кобальта — три, атом хрома — шесть (пять 3 и один 4s), атом палладия — нп одного, атом платины — два (один bd и один 6s), атом придия — три. Проявление иных значений ковалентности связано с переходом в возбужденное состояние. Для переходных элементов значения энергии возбуждения относительно невелрши. Это последнее обстоятельство не дает возможности с уверенностью решать вопрос о том, какие электроны будут принимать участие во взаимодействии атомов данных элементов с другими атомами, при посредстве которых осуществляется комплексообразование. [c.300]

Элементы IV А группы имеют уже достаточно высокую энергию возбуждения и ионизации, особенно атом углерода, его энергия ионизации 11,26 эВ. Все линии главной серии углерода лежат в вакуумном ультрафиолете. Резонансные линии всех остальных элементов IV А группы расположены в ближней ультрафиолетовой области (длина волны больше 200 нм). Элементы IV Б группы имеют сравнигельно невысокие энергии возбуждения и ионизации. Их резонансные линии лежат в ближней ультрафиолетовой области. [c.43]

В результате поглощения ядром какой-нибудь частицы или фотонов из соединения вследствие импульса отдачи освобождается атом. Такое явление наблюдается в том случае, если в молекулу входят радиоактивные атомы. Поскольку возникающие таким образом атомы обладают большой кинетической энергией и энергией возбуждения, они очень реакционноспособны. Эти атомы при столкновениях вызывают ионизацию других атомов, диссоциацию молекул с образованием свободных радикалов и атомов и, когда их энергия в результате столкновений становится меньше энергии диссоциации молекул, сами вступают в химические реакции. Впервые такие атомы, возникающие в результате захвата ядром нейтронов, в 1934 г. наблюдали Сцил-лард и Чалмерс. Они предложили процесс диссоциации молекул под влиянием подобных атомов использовать для отделения получающегося радиоактивного изотопа от исходного. Этот метод оказался применимым к целому ряду элементов, [c.341]

Из литературных данных известно, что столкновения влияют на спектральные линии двояко — имеет место тушение возбужденного состояния атома, приводящее к уменьшению интенсивности его линий, или слабое возмущающее действие на возбужденный атом, смещающее его уровень энергии. Остановимся на явлении тушения. При тушащих столкновениях энергия возбужденного атома может превратиться в кинетическую энергию частиц или в энергию возбуждения другой частицы (атома, молекулы). Повышение концентрации посторонних частиц увеличивает степень тушения, так как при этом возрастает частота их столкновений [34]. Следовательно, уменьшая концентрацию посторонних (неанализируемых) элементов, можно существенно снизить степень тушащих столкновений. Большая атомная плотность плазмы приводит к понижению чувствительности определения микроэлементов из-за тушащих столкновений возбужденных элементов-примесей с невозбужденными атомами основы. По-видимому, аналогичное явление наблюдается и при фракционной отгонке примесей от основы в случае применения носителей. [c.25]

Стабильность источника. Всякое изменение температуры плазмы сказывается на интенсивностях спектральных линий. Зависршость интенсивностей от температуры различна для атомных и ионных линий, а также для линий с разными энергиями возбуждения. Поэтому с изменением температуры меняются не только абсолютные значения интенсивностей, но и относительные (см. стр. 149). Если одна из выбранных линий принадлежит иону, а другая атому данного элемента, то отношение интенсивностей оказывается еще чувствительнее к изменению температуры. Поэтому отношение интенсивностей ионной и атомной линий выбирают за меру стабильности источника. [c.32]

Радиоактивный распад с испусканием Р- и а-частиц приводит к изменению заряда яДра, т. е. к превращению исходного ядра в ядро другого элемента. В случае Р"-распада атомный номер увеличивается на единицу, при р+-распаде — уменьшается на единицу. В обоих случаях массовое число не изменяется, В результате а-распада атомный номер уменьшается на два, а массовое число — на четыре. Часто а- и р-распад ядер сопровождается электромагнитным излучением очень высокой энергии, которое называют у-излучением. Наличие 7-излучения свидетельствует, что первоначально в результате радиоактивного распада образуется ядро в возбужденном состоянии, которое переходит в основное состояние с испусканием у-квантов. а- и Р-Частицы, так же как и 7-излучение, обладают высокой энергией, измеряемой сотнями тысяч и даже миллионами электронвольт. Для сравнения можно сказать, что энергия разрыва одной химической связи измеряется несколькими эВ энергия, необходимая для удаления одного электрона из окружающей атом электронной оболочки, измеряется несколькими эВ или небольшим числом десятков эВ, Поэтому каждая а- или р-частица или у-квант могут на своем пути произвести вполне ощутимые действия. Так, в газе, ударяясь о встречные атомы или молекулы, они способны выбивать из них электроны и превращать их в ионы. Поэтому газ становится на какой-то очень короткий промежуток времени более электропроводным, и если частица пролетела между электродами, то удается зарегистрировать прохождение тока ( вспышку электропроводности). Если число распадающихся атомных ядер не превышает несколько тысяч в секунду, то каждая вспышкй может быть зарегистрирована отдельно (электропроводность, возникшая в результате пролета одной частицы успеет упасть до малых значений перед пролетом следующей частицы) и тем самым можно считать число актов радиоактивного распада. Это [c.23]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология