Инертные газы уровни энергии

Спектры других инертных газов (неона, аргона, криптона, ксенона) имеют строение, несколько отличное от спектра атома гелия. Это объясняется тем, что во внешней электронной оболочке атомы этих элементов имеют уже восемь электронов, из них два 5-электрона и шесть р-электронов. Схема энергетических уровней атома неона приведена на рис. 3. Основным уровнем неона является уровень 152, 22/ 5о, расположенный очень глубоко значительно выше него (на 16,5—16,8 эв) расположены четыре близких уровня Р, Ро, Ри соответствующие электронной конфигурации 15 2522 35 , из которых уровни зРо и зРг являются метастабильными. Переход атома с уровней Р и Р] на нормальный уровень 5о ведет к испусканию двух резонансных линий неона, лежащих в крайней ультрафиолетовой области А, 744 и 736 А. Выше этих 2р 3з уровней расположена группа из 10 уровней, энергия которых 18,3—18,9 эв. Согласно схеме Рессель—Саундерса уровни обозначаются символами з5ь зДз, 2, зДь >2, Р, Р >, Рч-. Р и 15о (электронная конфигурация 8 25 2р=3р). В результате переходов с этих уровней на нижние возникает группа очень [c.12]

Переход от инертного газа гелия, завершающего 1-й период, к первому члену 2-го периода требует уже принципиально другого подхода к рассмотрению атомов. Три и более электронов не могут располагаться на одной орбитали, так как это противоречит принципу Паули. Электроны начинают заселять 2-й уровень, энергетические ячейки в котором не идентичны по энергиям. Межэлектронное отталкивание расщепляет уровни энергии с одинаковым квантовым числом л=2, и это в данном периоде приводит к появлению двух состояний 2 и 2р. На эти энергетические подуровни заряд ядра действует по-разному. Электрон на 25-орбитали более явственно ощущает заряд ядра через экран, созданный двумя внутренними прочно связанны.ми 152-электронами. Расчеты, проведенные для лития, доказывают, что его энергия ионизации, равная 520 кДж/моль, соответствует эффективному заряду 2эфф=1,26. Это означает, что два внутренних электрона нейтрализуют заряд ядра меньше, чем сумма их зарядов их эффективность действия (3— —1,26=1,74) равна (1,74/2) 100—87%. Это означает, что электрон в 25-состоянии способен проникать к ядру сквозь заслон из двух 152-электронов. Подуровни 2р близко к ядру находиться не могут ведь эта волновая функция вблизи ядра обращается в нуль. Следовательно, на электрон в 2р-состоянии влияет только разница между зарядом ядра и суммой зарядов внутренних электронов. Принцип Паули и расщепление энергетических уровней позволяют понять закономерность изменения характера элементов при движении вдоль периодов. [c.200]

Используя данные по энергиям связи металлов (табл. 2.13), для каждого из больших периодов можно построить график, доказанный на рис. 3.10. Приняв инертные газы за нулевой уровень, получаем два больших максимума с минимумом между ними, соответствующим подгруппе ПБ. Оставляя в стороне незначительные отклонения, можно выделить большой пик в -области подгрупп VA — VIA и меньший пик в районе IVB. Дж. С. Гриффитс объясняет эту картину следующим образом. Можно считать, что, когда в изолированных атомах совершенно не заполнены ( —l)d- и яз-орбитали (га — главное квантовое число внешней оболочки), связь образуется за счет этих орбиталей если они заняты, то образование связи обусловлено ns- и гар-орбиталями. При этом нет оснований утверждать, что чем больше число связей, тем больше энергия связей в целом. Для образования связи от каждого атома требуется один электрон, причем в том случае, когда (га —l)d- и ras-орбитали в сумме дадут 6 неспаренных электронов, число ковалентных связей достигает максимума. Именно так можно объяснить появление пика в области подгруппы VIA, поскольку при увеличении числа электронов по сравнению с этим количеством число неспаренных электронов в d-оболочке будет уменьшаться за счет спаривания. Можно полагать, что у элементов подгруппы ПБ, характеризующихся конфигурациями (р—l)d s, прочность связи будет в значительной степени ослаблена. У элементов подгруппы IVB структуры элементарных веществ образованы связями, для которых предполагается зр -гибридизованное состояние, и их энергия достигает максимума. [c.133]

Высоковольтная десорбция электроотрицательных загрязнений происходит в соответствии с уравнением (46). Когда ионный уровень снижается до атомного, происходит высоковольтная ионизация и ион удаляется. Таким образом, здесь начинает сказываться глубина потенциальной ямы, связывающей атом, а также энергия ионизации, и именно эти величины оказываются во многих системах теми скрытыми факторами, которые делают энергию активации десорбции более высокой, чем это нужно для возникновения изображения. Поля, необходимые для десорбции загрязнений, в ряде случаев способны вызвать испарение чистой поверхности самого эмиттера, и это обстоятельство устанавливает верхний предел. Однако электрическое поле спадает при переходе от верхушки острия к основанию. Как ясно из рис. 58, высоковольтная десорбция действительно очищает только маленький кончик на самой верхушке эмиттера. Поэтому для того, чтобы получить поверхность, которая уже не будет загрязняться за счет диффузии с основания, необходимо попеременно проводить нагревание и высоковольтную десорбцию. Вызываемое высоковольтной десорбцией и нагреванием затупление острия можно ликвидировать ионной бомбардировкой [44а], как описано в разделе И, Б, 2. Используя затупленное острие в качестве автоэлектронного эмиттера в инертном газе, например в аргоне (при р 0 мм-рт.ст.), можно снова получить очень тонкие и чистые острия. Последующее высоковольтное испарение сглаживает такую сильно поврежденную поверхность и делает эмиттер вновь пригодным для дальнейших наблюдений методом ионного проектора. [c.220]

И для первого электрона, который, конечно, не должен быть связан слабее, чем второй. Система, образуемая этими двумя электронами, отличается особой устойчивостью. Это следует прежде всего из чрезвычайно высокого значения потенциала ионизации гелия. Но еще отчетливее эта особая устойчивость системы электронов в нормальном атоме гелия проявляется при сравнении энергий, требующихся, с одной стороны, для перевода электрона с уровня 1 на ближайший более высокий уровень 28 и, с другой стороны, для перехода электрона с уровня, например, 2з на уровень Зр (ср. рис. 26). Первая равна 20,55 эв, а вторая — только 2,42 эв. Особая устойчивость системы электронов, имеющейся в нормальном состоянии атома гелия (парагелии), проявляется и в исключительно большом различии энергий нормального гелия и его метастабильной формы (ортогелия). Эта совершенно исключительная устойчивость определяет химическое поведение не только самого гелия, но и, как будет показано в следующей главе, поведение следующих за гелием элементов. Это утверждение справедливо и для других инертных газов, электронные системы которых, как показывают высокие значения потенциалов ионизации (см. табл. 22), также отличаются, исключительной устойчивостью.. [c.143]

На основании изложенного на стр. 111 относительно поглощения энергии при абсорбции света легко понять, что исходным уровнем для всех линий абсорбционной серии является основной уровень внешнего электрона в атоме. Линии главной серии в эмиссионном спектре совпадают с линиями абсорбционной серии. Таким образом, основной уровень является конечным уровнем для всех линий главной серии. Их энергия, полученная из положения границ серий, находится в хорошем соответствии с результатами измерений потенциалов ионизации. Соответствующее основному уровню главное квантовое число получают исходя из того, что уровни, соответствующие инертным газам, заняты. [c.196]

Энергия, которую нужно затратить для перемещения валентного электрона с нормального уровня на более высокий уровень энергии, называют потенциалом возбуждения и выражают его в электроно-вольтах. Потенциалы возбуждения различны.х элементов находятся в пределах 1,5—20 эв. Наименьшие потенциалы возбуждения имеют щелочные элементы, наибольшие — инертные газы. [c.142]

Причина наличия в периодической системе малых и больших периодов также находит объяснение. Дело в том, что обязательное требование, чтобы размещение электронов отвечало наибольшей связи электронов с ядром, или, что то же, наименьшей энергии атома при достаточно большом числе электронов не соответствует простейшей последовательности заполнения. Так, у калия его девятнадцатый электрон размещается на четвертом энергетическом уровне, хотя третий уровень еще не заполнен, имеется пять свободных -орбит, на которых можно разместить 10 электронов. Начиная со скандия эти орбиты заполняются электронами, и только после того, как они будут заполнены, продолжается заполнение четвертого энергетического уровня до восьми электронов. Таким образом, в четвертом периоде должны быть заполнены одна 4 -, пять Ы- и три 4р-орбиты, т. е. девять орбит, прежде чем возникнет электронная структура инертного газа криптона и период будет закончен. Так как девять орбит заполняют 18 электронов, такое же число элементов будет включать четвертый период. [c.90]

Естественно сопоставить слоистое строение атомов, содержащих дискретные, повторяющиеся электронные оболочки, с их положением в периодической таблице по отношению к инертным газам и с их оптическими спектрами. Спектры и химические свойства щелочных металлов указывают на то, что у каждого последующего из них имеется новая оболочка , или новый уровень энергии. Таким образом, предшествующий уровень энергии завершается каждый раз конфигурацией соответствующего инертного газа. В соответствии с таким представлением конфигурации каждого инертного газа следует приписать определенный уровень энергии конфигурация гелия [c.229]

Из этого в свою очередь следует, что в молекулах окрашенных веществ энергетические уровни электронов довольно близко расположены друг к другу. Если разница АЕ велика, то употребляются другие кванты, несущие больше энергии, например, ультрафиолетовые. Такие вещества, как азот, водород, фтор, благородные газы, кажутся нам бесцветными. Кванты видимого света не поглощаются ими, так как не могут привести электроны на более высокий возбужденный уровень. Если бы наши глаза способны были воспринимать ультрафиолетовые лучи, то в таком ультрафиолетовом свете и водород, и азот, и инертные газы казались бы нам окрашенными. [c.48]

Обнажение при потере валентных электронов л<сесткой электронной оболочки типа инертных газов обусловливает бесцветность подавляющего большинства соединений элементов главной подгруппы II группы. Однако при возбуждении атомов и ионов физическими методами, например при нагревании до высоких температур, происходит перескок электронов на высокие энергетические уровни и затем их высвечивание , т. е. возвращение на основной уровень с излучением энергии. Например, соединения Са при прокалывании дают розоватооранжевое свечение, Sr — красно-малиновое, Ва—зеленое. [c.27]

Тщательные оптические исследования, выполненные И. Танака и К. Иошино [311, позволили не только уточнить энергию связи атомов в молекулах ряда инертных газов, но и изучить спектры внутримолекулярных колебаний. На рис. 9, а представлен график, изображающий потенциальную энергию Е Я) молекулы Аг как функцию расстояния между атомами. По оси ординат отложены энергии в условных единицах — см" , по оси абсцисс — расстояния между центрами атомов / в 10 нм. Глубина потенциальной ямы (энергия диссоциации) В = 91,6 см- 1090 Дж/моль. Основной колебательный уровень молекулы лежит на глубине = 76,9 см = 885 Дж/моль. [c.77]

Математическое рассмотрение, из которого следует приведенное выше уравнение, дает слишком упрощенную картину условий работы умножителя. Хорошо известно, что чем выше энергия бомбардирующих электронов, тем больше эмиссия вторичных электронов. Можно представить себе, что энергия бомбардирующих электронов постоянна безотносительно к числу электронов, образующихся на предшествующих динодах на каждую первичную частицу. Если, например, одна частица дает количество электронов меньше среднего,то можно ожидать, что их средняя энергия будет выше обычного значения или что они не все образуются с одинаковой энергией. Полагают, что такие колебания энергии незначит ьны по сравнению с напряжением на каждой ступени умножителя, но для полноты теории следует принимать во внимание возрастание флуктуаций, ожидаемое по этой причине. Измерения, проведенные Коллатом 1151], показали, что для всех бомбардируемых поверхностей энергия большинства эмитируемых электронов лежит в диапазоне 2—6 эв и наблюдается максвелловское распределениеэнергии в этой области. На кривой распределения имеется длинный хвост , распространяющийся в область очень высоких энергий результаты также усложняются благодаря отражению первичных частиц. Некоторая часть электронов, особенно образующихся с высокой энергией, может даже не попасть в мишень и достигнуть последующих динодов с той энергией, которой они будут обладать после прохождения нескольких ступеней. Наблюдаемое уменьшение числа частиц в выходных импульсах позволяет объяснить высокий уровень флуктуаций интенсивности импульсов. Эффективность счета отдельных первичных частиц характеризует степень влияния дискриминаций на точность получаемых результатов. В работе [2161] сообщалась величина порядка 80%. Относительные колебания усиления на первой ступени умножителя будут увеличиваться при уменьшении числа вторичных электронов, образующихся на этой стадии. Таким образом флуктуации интенсивности выходного импульса будут возрастать, при уменьшении усиления на первой ступени на последующих стадиях они будут зависеть от усиления в гораздо меньшей степени. Использование умножителя для счета заряженных частиц связано с бомбардировкой катода этими частицами, и поэтому первый электрод умножителя может отравляться, и его усиление может ухудшаться быстрее, чем у остальных динодов. Этот эффект особенно заметен в случае инертных газов и других одноатомных молекул, которые могут проникать в исследуемую поверхность. [c.226]

Естественно сопоставить слоистое строение атомов, содержащих дискретные, повторяющиеся электронные оболочки, с их положением в периодической таблице по отношению к инертным г зам и с их оптическими спектрами. Спещ ры и химические свойства щелочных металлов указывают на то, что у каждого последующего из них имеется новая оболочка , или новый уровень энергии. Таким образом, предшествующий уровень энергии завершается каждый раз конфигурацией соответствующего инертного газа. В соответствии с таким представлением конфигурации каждого инертного газа следует приписать определенный уровень энергии конфигурация гелия соответствует, следовательно, низшему уровню энергии, т. е. уровню К конфигурация неона — уровню Ь конфигурация аргона — уровню М и т. д. Таким образом, из рентгеновских спектров, если [как это сделан в уравнении (5)] представить их в виде термов для различных уровней энергии, получаются следующие (главные) квантовые числа [c.257]

Характеристика элемента. Атом алюминия значительно больше, чем бора, и меньше атома магния. На внешнем уровне у него три электрона в соответствии с конфигурацией 1з 2з 2р Зз ЗрК Для заполнения Зр-орбитали ему не хватает пяти электронов, а для того, чтобы обнажилась устойчивая структура типа инертного газа, алюминию следует отдать 3 электрона. Из-за сравнительно малого радиуса полностью отдать все три электрона с внешнего уровня он не может слишком велика сумма энергий ионизации 11 + 12 тЬ = = 53,254 эВ. Легче и энергетически выгоднее образовать три ковалентные связи с участием одного электрона в Зр- и двух в Зх-со-стояниях. Однако при трех связях на внешнем уровне у алюминия будет только 6е Зз Зр ), а для создания завершенной оболочки необходимо 8е-. Чтобы заполнить уровень, нужно перетянуть на него еще 2 е- Следовательно, алюминий должен проявлять акцепторные свойства. Из опытных данных следует, что он может акцептировать электроны не только извне, но и со своих же орбиталей из внутрилежащего 2р-подуровня. Для этого требуется некоторая затрата энергии и ее тонкое дифференцирование. [c.250]

Кинетика физико-химических процессов в термически-неравиовесном газе моделируется на различных уровнях (см. второй том справочника). Наиболее приближен к действительности микроскопический уровень, когда среда рассматривается как множество взаимодействующих частиц, движение которых описывается классическими или квантовыми уравнениями. Примером может служить численное решение задачи о возбуждении колебаний и диссоциации двухатомных молекул при столкновении с атомами инертного газа за фронтом сильной ударной волны (О -Аг [77]). На следующем - кинетическом уровне описания среды рассматривается изменение заселенности отдельных уровней энергии молекул (уровневая кинетика). Решение этих задач требует знания уровневых вероятностей, сечений и (или) коистаит скорости исследуемых процессов, здесь - химических реакций. Сведения об уровневых характеристиках ряда реакций приведены в [78,79] уровневые константы скорости можно вычислить с помощью соотношения детального баланса [79,80], если известно распределение энергии в продуктах обратной реакции [81]. [c.245]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология