Атомная структура и атомные спектры

Зонная структура энергетического спектра, как мы видели выше, отражает ту особенность природы атомных кристаллов (металлов, полупроводников и изоляторов), что в них существует непрерывный трехмерный каркас межатомных связей и свойственное кристаллическому веществу периодическое поле. Электронный энергетический спектр молекулярных кристаллов, построенных из отдельных нульмерных молекул, соединенных ван-дер-ваальсовскими связями, не имеет обычной зонной структуры, а представляет собой совокупность до некоторой степени искаженных в результате слабого обменного взаимодействия молекул молекулярных энергетических спектров, состоящих из дискретных энергетических уровней. Кристаллы цепочечной, сетчатой и каркасной структуры, в том числе разнообразные соединения включения, мы рассматриваем как разновидности молекулярных кристаллов, построенных, соответственно, из одно-, двух- и трехмерных молекул или из их комбинаций. Их энергетические спект- [c.118]

Наряду с энергией связи и стабильностью ядер больщое значение в химических процессах имеют также магнитный и электрический моменты ядра. Спин ядра складывается из спинов нуклонов С/2Й) таким образом, что составляет четное или нечетное число, кратное исходному спину /гй. Поэтому спин ядра может для разных элементов меняться от О до 4,5. Он проявляется в сверхтонкой структуре атомных спектров и является основой метода ядерного магнитного резонанса. Так называемый квадрупольный момент ядра Q отражает асимметрию распределения заряда в ядре. Он особенно важен при взаимодействии между неполярными молекулами (например, молекулами СОг в газовой фазе). Q дает также информацию об отклонении ядра от сферической формы. [c.35]

Если ядро имеет ненулевой спин, то существует взаимодействие между ядерным спиновым магнитным моментом, спиновым и орбитальным магнитным моментом электрона, которое ведет к так называемой сверхтонкой структуре атомных спектров. Полный уг-—> [c.93]

Если ядро имеет ненулевой спин, то существует взаимодействие между ядерным спиновым магнитным моментом, спиновым и орбитальным магнитным моментом электрона, которое ведет к так называемой сверхтонкой структуре атомных спектров. Полный угловой момент F атома есть сумма полного момента всех электронов J и спинового момента ядра Г. [c.84]

Как объясняет теория Бора происхождение и линейчатую структуру атомных спектров По какой формуле можно вычислить частоту колебаний и волновое число для каждой линии в спектре атома водорода Почему в спектроскопии предпочитают пользоваться последним [c.77]

Спиновое квантовое число. Изучение тонкой структуры атомных спектров показало, что кроме различия в размере облаков, их формы и характера расположения относительно друг друга электроны различаются спином. Спин можно представить как веретенообразное вращение электрона вокруг своей оси. Для характеристики спина электрона вводится четвертое квантовое число ms, называемое спиновым. Оно имеет значения +1/2 и -1/2 в зависимости от одной из двух возможных ориентаций спина в магнитном поле. [c.26]

Качественный спектральный анализ бензпирена производится в настоящее время, как правило, с использованием эффекта Шпольского, то есть по спектрам люминесценции веществ в растворах нормальных парафиновых углеводородов, замороженных при температуре жидкого азота. При таких условиях во многих случаях широкополосные молекулярные спектры люминесценции превращаются в спектры с тонкой структурой, часто напоминающей линейчатую структуру атомных спектров. Эти спектры обычно называют квазилинейчатыми. [c.292]

В 1924 г. Паули для того, чтобы объяснить сверхтонкую структуру атомных спектров, предположил наличие у ядер магнитного момента и связанного с ним момента количества движения. Величина этих моментов в 10 —-10 раз меньше, чем величина магнитных моментов электронов, которые обусловливают [c.9]

Для объяснения некоторых особенностей сверхтонкой структуры атомных спектров Паули [75] предположил, что атомное ядро обладает угловым моментом, или спином, причем вращение [c.412]

Тщательное изучение сверхтонкой структуры атомных спектров привело к открытию электрического квадрупольного момента ядер. Это свойство обусловлено небольшими отклонениями ядра от шарообразной формы. Если считать, что ядро имеет форму эллипсоида вращения, то квадрупольный момент определяется [c.18]

Магнитные моменты электронов и ядер взаимодействуют друг с другом по механизму так называемого контактного взаимодействия. Этому виду взаимодействия, идею которого впервые изложил Ферми для объяснения сверхтонкой структуры атомных спектров, отвечает энергия ядерного момента в магнитном поле, создаваемом на ядрах электронным спином. Контактное взаимодействие записывается в форме [c.27]

Спиновое квантовое число. Изучение тонкой структуры атомных спектров показало, что электроны, кроме различий в размерах облаков, в форме и характере расположения друг относительно друга, имеют качественную характеристику, названную спином. Упрощенно спин можно представить как собственное вращение электрона вокруг своей оси. Спин может быть положительным и отрицательным (по аналогии с вращением волчка вокруг собственной оси по часовой стрелке и против нее). Для характеристики спина электрона имеется четвертое квантовое число называемое спиновым. Его значения + / 2 и — [c.18]

Спиновое квантовое число. Изучение тонкой структуры атомных спектров показало, что кроме различия размеров облаков, их формы и характера расположения друг относительно друга электроны раз- [c.19]

Спин электрона. Для объяснения тонкой структуры атомных спектров Уленбек и Гаудсмит [ ] предположили, что электрон обладает механическим моментом, который обусловлен его вращением вокруг собственной оси. Этот механический момент называют спиновым, а само явление получило название спина электрона. Чтобы удовлетворить [c.59]

О четырех квантовых числах. Теория Бора—Эйнштейна претерпела в дальнейшем ряд принципиальных изменений. Первый вклад в нее внесла теория тонкой структуры атомных спектров в связи с теорией валентности атомов. [c.128]

До сих пор мы не учитывали, однако, что полное определение внутреннего состояния молекулы включает задание не только ее вращательного, колебательного и электронного состояний, но также и задание спинового состояния ядер. Ядерный спин величины s может принимать 2s + 1 ориентаций по отношению к некоторой оси в пространстве, т. е. для атома возможны 2s + 1 различных спиновых состояний. Но энергия состояний, отличающихся лишь по ориентации спина, практически одна и та же имеются лишь очень небольшие различия в уровнях энергии, которые проявляются в сверхтонкой структуре атомных спектров. Наличие ненулевого ядер ного спина имеет следствием лишь дополнительное вырождение каждого энергетического уровня атома в 2s + 1 раз. Общее число спиновых состояний моле- [c.232]

Наряду с энергией связи и стабильностью химически важными свойствами ядра служат магнитный и электрический моменты. Спин ядра состоит из спинов нуклонов (1/2 л), поэтому он всегда равен четному или нечетному кратному ОТ 1/2 п- Спины всех ядер ] имеют значение в основном ОТ О до 4,5 спин проявляется, например, в сверхтонкой структуре атомных спектров и играет огромную роль в спектроскопии ядерного резонанса. Так называемый квадрупольный момент ядер О характеризует асимметрию в распределении заряда и определяет межмоле-кулярные силы, действующие между неполярными молекулами (например, в газообразном СОд). Значение О позволяет оценить степень отклонения формы ядра от шарообразной. [c.41]

Численные значения Q известны для многих ядер из данных по сверхтонкой структуре атомных спектров. Из ядер, представляющих наибольший интерес для химии, квадрупольные моменты имеют О, В , [c.371]

Как уже указывалось, квантовые числа п, I ш lUi получаются естественным образом как параметры из решения уравнения Шредингера. Однако экспериментальные данные показывают, что для объяснения тонкой структуры атомных спектров нужно ввести дополнительные факторы. С помощью спектрографов высокого разрешения найдено, что линии испускания щелочных металлов содержат двойные линии (дублеты), а не одиночные (синглеты), как предсказывает теория. [c.33]

Экспериментальные факты вынуждают нас сделать еще одно добавочное предположение. При экспериментальном изучении тонкой структуры атомных спектров наблюдается больше линий, чем следовало бы ожидать, если бы приведенных выше рассуждений было вполне достаточно для определения энергетических уровней атома. Например, в спектре одновалентных щелочных металлов вместо ожидавшихся единичных линий появляются двойные линии (дублеты), а в случае щелочноземельных элементов наряду с единичными линиями наблюдаются и тройные линии (триплеты). [c.35]

Ядерные спины и магнитные моменты иногда могут быть определены на основании изучения сверхтонкой структуры атомных спектров. Сверхтонкая структура обусловлена тем обстоятельством, что вследствие взаимодействия между магнитным моментом ядра и магнитными моментами электронов энергия атома несколько различна для различных квантованных взаимных ориентаций векторов спина ядра и вращательных моментов электронов. Таким образом, при соответствующих условиях ядерный спин I может быть определен по числу линий в спектроскопических гипер-мультиплетах . Этим методом были определены спины многих ядер, например спины В (/ = /г) и (/ = /г). [c.44]

Явление ядерного магнитного резонанса обусловлено тем, что некоторые атомные ядра, кроме заряда и массы, имеют также момент количества движения, или спин. Вращающийся заряд создает магнитное поле, и в результате ядерному моменту количества движения сопутствует ядерный магнитный момент. Гипотеза о существовании ядерного спина впервые была выдвинута Паули 1] для объяснения сверхтонкой структуры атомных спектров. Долгое время ядерный магнитный резонанс изучали на молекулярных пучках при этом были получены фундаментальные сведения [c.13]

Атомное ядро имеет свой спин (внутренний момент), он может принимать значения, кратные все той же величине /г/2я (целые или полуцелые кратные значения). Этот спин определяют из сверх-тоцкой структуры атомных спектров методами радиоспектроскопии и иными способами. [c.167]

Токи, связанные с орбитальным движением электрона и с его спином, взаимодействуют друг с другом. Каждый из этих токов создает магнитное поле, которое воздействует на другой ток. Взаимодействие магнитных полей, создаваемых токами, обусловливает зависимость орбитального и спинового моментов количества движения совокупности электронов, его называют спин-орбитальным взаимодействием или спин-орвитальнай связью. Энергия спин-ор-битального взаимодействия много меньше разности энергетических уровней электронов, но, несмотря на это, она оказывает существенное влияние на стационарные состояния атома. Это влияние приводит к снятию вырождения состояний с одним и тем же квантовым числом орбитального движения. Подобное снятие вырождения служит основьюй причиной появления тонкой структуры атомных спектров (см. разд. 3.9) в отсутствие внешних полей. Строгое рассмотрение спин-орбитального взаимодействия возможно при решении релятивистского уравнения Дирака. Однако полуклассический подход позволяет выявить наиболее важные детали этого эффекта. [c.77]

Полный орбитальный и спиновый моменты количества движения в атоме не независимы друг от друга, так как каждый из них сопряжен с собственным магнитным моментом. Взаимодействие магнитных полей, создаваемых этими моментами, называется спин-орбитальным взаимодействием. Оно обусловливает ряд тонких эффектов, связанных с дополнительным расщеплением атомных термов, и позволяет объяснить тонкую структуру атомных спектров, в частности дублетную структуру спектров щелочных металлов. Строгое рассмотрение спин-орбитального взаимодействия возможно при решении релятивистского уравнения Дирака. Однако полуклассический подход позволяет выявить наиболее важные детали этого эффекта. [c.70]

В сложном атоме содержится несколько электронов, и для характеристики состояния такого атома целесообразно суммировать векторы, выражающие орбитальные и спиновые моменты отдельных электронов. При необходимости yчитывJ ть спин-орбитальное взаимодействие надо суммировать векторы Е м 3 для всех электронов, а затем взять их общую векторную сумму (число /). Атомное ядро имеет свой спин (внутренний момент) он может принимать значения, кратные все той же величине /г/2я (целые или по-луцелые кратные значения). Этот спин определяют из сверхтонкой структуры атомных спектров методами радиоспектроскопии и иными способами. [c.80]

Обычно для атомов расщепления термов с различными ] невелики, что определяет тонкую структуру атомных спектров. Гораздо большие расщепления возникают в тех случаях, когда на исходной вырожденной оболочке находится не один электрон, а несколько. [c.410]

Наиболее известным зеркальным интерферометром является интерферометр Майкельсона (1882 г.) [29, 30] (фиг. 31), который псиользуется главным образом для измерения длин и исследования поверхностей. Он не очень удобен для измерений в прозрачных объектах, за исключением измерений коэффициентов рефракции газов и жидкостей. Измерительный пучок дважды пересекает исследуемый объект по различным траекториям, обусловленным отклонением пучка вследствие градиента коэффициента рефракции в исследуемом объекте. Это усложняет обработку таких интерфе-рограмм. Кроме того, интерферометр Майкельсона применяется в исследованиях тонкой структуры атомных спектров и классическом опыте Майкельсона [31]. Модифицированные зеркальные интерферометры используются главным образом для оценки оптических элементов (линз, зеркал), как, например, интерферометр Тваймана—Грина [32], аналогичный интерферометру Майкельсона, и интерферометр для определения искажений волнового фронта (Бэйтс [33]), аналогичный интерферометру Маха—Цендера. [c.76]

Удачное объяснение строения атома предложил в 1913 г. Нильс Бор, который прославился этой и другими работами в области атомной физики. Бор свел воедино несколько хорошо установленных, но разобщенных фактов и теорий—линейчатую структуру атомных спектров, классическую механику, электростатику и новую идею Планка о квантовании энергии [см. уравнение (2.5)]. Согласно вьщвинутой Бором модели, электрон в атоме водорода приобретает или теряет энергию только целочисленными квантами. При этом электрон перескакивает с одного энергетического уровня на другой, скажем с на Е2, и поглощаемое или испускаемое атомом в результате этого излучение должно обладать такой частотой, чтобы выполнялось соотношение [c.69]

Известно, что для электрона М равно 9,268эрг/гс н I (обычно обозначаемое через з) равно. В связи с этим частота, необходимая для того, чтобы наблюдался электронный магнитный резонанс, составит 2МН к=2,1Ш х X 10 ЛГ сек что в поле с напряженностью //=10 гс даст частоту, лежащую в микроволновой области спектра. Для протона I также равно Уг, но М примерно в 2000 раз меньше, чем для электрона, и частота, необходимая для]резонансного поглощения в магнитном поле той же сплы, составит около 10 сек" , т. е. будет лежать в области радиочастот. Электромагннтноеизлучение в микроволновой и радиочастотной областях спектра можно получить с высокой степенью точности, и поэтому точное значение М/1, выражаемое уравнением (45), определяется точностью измерения величины Н. Опыты обычно проводятся с постоянной величиной V, а напряженность поля И изменяется таким образом, чтобы получить оба пика поглощения. В табл. 15 приведены некоторые из данных, содержащихся в работе Виффена [38]. Спиновые квантовые числа можно рассматривать либо как следствие квантовой теории, либо как эмпирические постоянные, необходимые для истолкования сверхтонкой структуры атомных спектров. [c.230]

В ААС принципиально новым моментом по сравнению с АЭС является наличие в приборе источников внешнего излучения. Главное требование, предьявляемое к ним, — высокая степень монохроматичности излучения, обусловленная узкополосной структурой атомных спектров поглощения (ширина линий порядка 10 —10" нм). [c.244]

Явление ядерного магнитного резонанса обусловлено тем, что некоторые атомные ядра, кроме заряда и массы, имеют также момент количества движения, или спин. Вращающийся заряд создает магнитное поле, и в результате ядерному моменту количества движения сопутствует ядерный магнитный момент. Гипотеза о существовании ядерного спина впервые была выдвинута Паули [1] для объяснения сверхтонкой структуры атомных спектров. Долгое время ядерный магнитный резонанс изучали на молекулярных пучках при этом были получены фундаментальные сведения о свойствах атомных ядер [2]. Однако результаты таких исследований представляли мало интереса для химиков, пока в 1945 г. Парсел в Гарварде и Блох в Стэнфорде независимо друг от друга не осуществили наблюдение ядерного магнитного резонанса в конденсированных средах. Парсел и др. [3] наблюдали резонанс в твердом парафине, а Блох и др. [4] — в жидкой воде. После того как в спектре этилового спирта были идентифицированы сигналы трех типов магнитно-неэквивалентных протонов [5], ядерный магнитный резонанс становится преимущественно полем деятельности химиков, и это положение сохраняется до сих пор. [c.13]

Несмотря на то что исследования ЭПР атомов и малых радикалов в газо вой фазе [28, 170, 171] очень важны для понимания основ спектроскопии и атомных структур, эти частицы имеют большее отношение к полимерным системам, если они находятся в конденсированной фазе. Довольно большое число малых радикалов такого типа, которые, очевидно, принимают участие в различных реакциях полимеров, было обнаружено с помощью спектров ЭПР, полученных при изучении конденсированных систем. Результаты таких работ постепенно расширили наши знания о свойствах этих радикалов и о влиянии на них окружения. Малые радикалы были получены с помощью нагревания [172], электрического разряда [40, 41, 43, 59, 60, 93, 94], фотолиза [39, 44, 59, 66, 76, 84, 117, 161] и радиолиза [35, 38, 55, 556, 72, 118, 119, 124, 134, 160, 173а, 183, 186, 195, 196, 210—212] и исследованы при низких температурах. [c.440]

В 1924 г. Паули для объяснения особенностей в структуре атомных спектров высказал предположение о том, что ядра некоторых элементов обладают магнитным моментом. Так как проверка этого предположения имела большое значение для теории строения ядра, были сделаны многочисленные попытки исследовать ядерный магнетизм, но только в 1946 г. двум группам физиков (под руководством Блоха и Пурселла) удалось открыть метод, позволяюш жй рзучать этот эффект на протонах в веществах, находящихся в любом агрегатном состоянии. При этом вскоре выяснилось, что спектры ЯМР зависят не только от свойств самого ядра, но и от окружения, в котором оно находится, а именно от электронного экранирования ядра. Так открылась возможность изучения природы химической связи в различных молекулах, качественного указания на присутствие отдельных групп в соединениях (функциональный анализ), их количественного определения н т. д. [c.262]

Все элементы II группы имеют сходные гелиеподобные системы термов и поэтому сходные структуры спектров, которые состоят из двух систем линий — синглетов и триплетов. Однотипность структуры атомных спектров этих элементов объясняется тем, что на внещних электронных оболочках атомов находится по два электрона. [c.183]

ОН находится в центре, а ядро (вместе с электронами остова) движется по некоторой орбите вокруг электрона. Поскольку ядро и остов ймеют электрический заряд, электрон окружен электрическим контуром, как в случае, если бы он находился в центре витка проволоки, по которой течет ток. Этот ток обусловливает появление магнитного поля, которое в том месте, где находится электрон, перпендикулярно к плоскости орбиты. Но электрон имеет магнитный момент, параллельный оси спина, и его энергия изменяется в зависимости от относительных направлений спинового магнитного момента и магнитного поля, обусловленного орбитальным движением см. уравнение (Г-8) на стр. 199 . Поэтому энергия атома должна зависеть в некоторой степени от относительных ориентаций осей спина и орбитального углового момента электронов в атоме. Это спин-орбитальное взаимодействие расщепляет больпгинство мультиплетных состояний атомов на несколько уровней энергии, расположенных очень близко один от другого, и является ответственным за возникновение так называемой тонкой структуры атомных спектров. [c.266]

Правила Гунда сформулированы в результате попыток анализа структуры атомных спектров еще до открытия квантовой механики. Они безотказно работают при выборе среди состояний, отвечающих данной электронной конфигурации, состояния с минимальной энергией, а при расширении области их применения случается, что использование правил Гунда приводит к ошибкам. Например, согласно правилам Гунда (1), (2), энергии состояний, отвечающих конфигурации 1з 2з2р иона 0" должны возрастать в порядке [c.216]