Нормальные энергетические состояния. Энергетические уровни

Главное квантовое число п характеризует энергетический уровень, на котором находится электрон, а следовательно, общий запас его энергии. Число п принимает целочисленные значения от 1 до оо, а для атомов элементов в нормальном, невозбужденном состоянии — от 1 до 7. Уровни, отвечающие этим значениям, обозначаются соответственно буквами К, Г, М, N, О, Р Q. [c.40]

Можно наблюдать вращательно-колебательно-электронные спектры поглощения и излучения. При пропускании света в ультрафиолетовом участке спектра через вещество в газообразном состоянии происходит переход молекул с более низкого вращательно-колебательно-электронного уровня на более высокий вращательно-колебательно-электронный энергетический уровень. При нормальных температурах молекулы находятся на нулевом колебательно-электронном уровне. Переходы молекул при поглощении квантов света будут происходить с различных вращательных подуровней нулевого колебательно-электронного [c.13]

Процесс предиссоциации легче всего можно себе представить, рассматривая потенциальные кривые (рис. П,.6) и пользуясь при этом принципом Франка — Кондона. Кривая I в обоих случаях соответствует нормальному состоянию. В результате электронного возбуждения молекула переходит в новое энергетическое состояние, которому соответствует кривая 2. Еще большему запасу энергии соответствует кривая 3. Пока верхний колебательный уровень лежит ниже уровня О, молекула вполне устойчива, и этим переходам соответствуют полосы нормального строения. Начиная с уровня О и выше, в спектре появляются диффузные полосы. Появление их легко понять, если рассмотреть поведение молекулы, энергия колебания которой соответствует точкам, расположенным выше уровня О. Пусть при возбуждении молекула попадает на уровень Е. Колебания ядер молекулы и изменения потенциальной энергии молекулы можно сравнить с движением тяжелого шарика. Шарик, поднятый в точку на кривой 2 и предоставленный самому себе, будет двигаться со все возрастающей скоростью и, пройдя низшую точку потенциальной кривой с максимальной кинетической энергией, поднимется до точки , лежащей на том же уровне, что и точка . При обратном движении, когда шарик попадет в точку С, у него будут две возможности или катиться вниз по прежней кривой, или перейти на кривую 3, не изменив своей кинетической энергии (в соответствии с принципом Франка— Кондона). Если шарик перейдет на кривую 3, то, катясь по ней, он поднимется выше уровня О, поэтому, двигаясь обратно по этой же кривой. [c.68]

Возбужденная молекула. Мы рассмотрели потенциальную кривую молекулы в ее нормальном, невозбужденном состоянии, когда электроны находятся на низшем энергетическом уровне и отсутствуют вращение молекулы и колебания ее атомных ядер. При поглощении кванта света (или при электронном ударе) молекула возбуждается, и ее электроны переходят на высшие энергетические уровни, значения которых определяются квантовыми условиями. Для такой возбужденной молекулы потенциальная кривая перемещается вверх. Примером может служить рис. 79, на котором нижняя кривая отвечает нормальной молекуле, а верхняя — возбужденной. Разным электронным уровням отвечают разные потенциальные кривые. В данном случае мы рассматриваем лишь ближайший к нормальному возбужденный уровень. Расположение потенциальных кривых, изображенное на рис. 79, является типичным, но оно может быть в ряде случаев и иным (рис. 80 и 82). [c.479]

Механизм люминесценции заключается в том, что под влиянием световой энергии электроны молекул переходят на более высокий энергетический уровень, на котором, однако, долго не удерживаются и возвращаются в нормальное состояние, излучая свет. При этом частота излучаемого света всегда меньше или равна частоте падающего света (закон Стокса). [c.20]

При сообщении атому энергии один или несколько электронов в нем могут перейти на более высокий энергетический уровень и атом становится возбужденным. В возбужденном состоянии атом находится очень короткое время 10 —10 с), после чего электроны возвращаются в нормальное состояние. При переходе электрона с более высокого энергетического уровня на более низкий излучается квант света и на спектре появляется линия. Согласно уравнению Планка (13.3), каждой спектральной линии соответствуют определенная энергия и частота колебания (длина волны). [c.238]

При сообщении атому энергии (в результате столкновения с другим атомом, поглощения кванта света, электронного удара и т. п.) один или несколько электронов в атоме могут перейти на более высокий энергетический уровень в этом случае атом становится возбужденным. В возбужденном состоянии атом, как правило, находится очень короткое время (порядка 10 —10 с), после чего электрон возвращается на наиболее низкий энергетический уровень и атом снова переходит в нормальное состояние. Если между низшим уровнем энергии и тем уровнем,на котором находится электрон,имеются промежуточные уровни, то указанный переход может совершаться в несколько этапов. [c.50]

Во ПА группу периодической системы Д. И. Менделеева входят элементы Бе, Mg, Са, 5г, Ва и Ка. Внешний энергетический уровень атомов этих элементов характеризуется наличием двух спаренных 5-электронов, следовательно, в нормальном состоянии эти элементы нульвалентны. Однако пара 5-электронов их атомов при незначительной затрате энергии переходит в возбужденное состояние, при котором один -электрон переходит на /О-подуровень [c.193]

Наличие трех неспаренных электронов на наружном уровне говорит о том, что в нормальном, невозбужденном, состоянии атомы элементов главной подгруппы имеют валентность 3. Наружный уровень азота состоит только из двух подуровней — 2s и 2р. У атомов же остальных элементов этой подгруппы на наружных энергетических уровнях имеются вакантные ячейки -подуровня. Следовательно, один из 5-электронов наружного уровня может при возбуждении перейти на -подуровень того же уровня, что приводит к образованию 5 неспаренных электронов [c.194]

Как видно, наружный энергетический уровень атомов рассматриваемых элементов в нормальном состоянии одинаков и содержит по два электрона с противоположными спинами. Таким образом, непарных, или валентных, электронов они не содержат. Однако в результате возбуждения один из х-электронов переходит на свободную р-орбиталь и атомы будут обладать двумя валентными электронами. [c.181]

При взаимодействии невозбужденной молекулы (основное состояние, F = 0) с фотоном она может поглотить этот фотон и перейти на более высокий энергетический уровень, который при комнатной температуре нестабилен (рис. 6-27). Из этого состояния молекула может вернуться в нормальное состояние, испустив фотон, который, очевидно, имеет в этом случае такую же энергию, что и поглощенный фотон. Таков механизм релеевского рассеяния. Кроме этого, молекула может перейти в другое возбужденное состояние (Г=1) с меньшей энергией, при этом она испускает фотон, энергия которого равна энергии поглощенного фотона минус разность энергий, соответствующих уровням У = 1иУ = 0. В этом случае частота рассеянного света оказывается меньше частоты падающего света соответствующую спектральную линию называют стоксовой линией. Наконец, молекула может поглотить фотон, находясь в возбужденном состоянии V =1), перейти в нестабильное состояние с более высокой энергией, а затем перейти в нормальное состояние, испустив фотон. В этом случае энергия испускаемого фотона равна сумме энергии поглощенного фотона и разности энергий, соответствующих уровням У = 1 и У = 0. Соответствующая спектральная линия называется антистоксовой линией. При комнатной температуре большинство молекул находятся в нормальном [c.284]

В нормальном состоянии наружный энергетический уровень атома алюминия содержит три электрона, из которых при возбуждении один парный 3 -электрон перейдет н,а свободную р-орбиталь. Тогда число валентных электронов атома алюминия 3., [c.238]

Происхождение спектров. Если атом не подвергается никаким внешним воздействиям, то его электроны находятся в таких состояниях, в которых их энергия минимальна. Состояние с минимальной энергией называется нормальным или основным состоянием атома. При сообщении атому энергии (в результате столкновения с другим атомом, поглощения кванта света, электронного удара и т. п.) один или несколько электронов в атоме могут перейти на более высокий энергетический уровень в этом случае атом становится возбужденным. В возбужденном состоянии атом, как правило, находится очень короткое время (порядка 10- —10 сек), после чего электрон возвращается на наиболее низкий энергетический уровень и атом снова переходит в нормальное состояние. Если между низшим уровнем энергии и тем уровнем, на котором находится электрон, имеются промежуточные уровни, то указанный переход может совершаться в несколько этапов. [c.52]

При поглощении светового кванта атом переходит в неустойчивое возбужденное состояние. Существует ряд процессов, ведущих к распаду этого состояния. Главные из них — спонтанное возвращение атома в нормальное состояние, сопровождаемое излучением фотона той же частоты, что и поглощенный (резонансная флуоресценция) спонтанный переход на промежуточный уровень при излучении фотона меньшей частоты переход на более нижний (или более высокий) энергетический уровень в результате тушащих (или возбуждающих) столкновений с другими атомами, молекулами или электронами вынужденное излучение под воздействием другого фотона той же частоты. Одним из основных результатов таких процессов является излучение фотонов оптически возбужденными атомами, которое называют атомной флуоресценцией. [c.43]

Возникновение люминесценции молекул может быть уяснено при рассмотрении схемы энергетических состояний, представленных на рис. 4. Пусть 0—нормальный невозбужденный уровень молекулы, [c.11]

Если атом в результате столкновения возбуждается до более высокого энергетического уровня, чем резонансный, то вначале происходит переход его на резонансный уровень с излучением кванта энергии, соответствующего разности этих уровней, а затем — переход с резонансного уровня в нормальное состояние. Возможен также переход с более высокого энергетического уровня на так называемый метастабильный, переход с которого непосредственно в нормальное состояние запрещен. В метастабильном состоянии атом может находиться довольно долго и переходит только на более высокий энергетический уровень в результате столкновения. Это — безызлучательные переходы. [c.156]

Возникновение люминесценции молекул иллюстрируется схемой энергетических состояний, представленных на рис. 9. Пусть о — нормальный невозбужденный уровень молекулы, [ и 2 — возбужденные уровни. Каждому электронному уровню соответствует ряд колебательных состояний, энергия которых определяется колебательным квантовым числом V, которое может принимать значения О, 1, 2 и т. д. [c.49]

Рентгеновские и оптические термы имеют различный смысл. В спектроскопии пользуются символами, обозначающими определенное состояние атома и соответствующую ему энергию. Нормальному состоянию отвечает самый низкий энергетический уровень. В противоположность этому в рентгеновской спектроскопии применяются символы, обозначающие состояние атома, из которого удален один из электронов. Рентгеновские термы по смыслу аналогичны пределу серии на схемах оптических уровней. [c.12]

Вероятность излучения может быть оценена так. Время, нужное электрону для пересечения атомного поля, равно, примерно, 10 " сек. За это время он будет иметь те же шансы излучения, как и связанный электрон в возбуждённом (немета-стабильном) состоянии. Но средняя продолжительность пребывания атома в возбуждённом состоянии т порядка 10 сек. Вероятность того, что за это время возбуждённый атом излучит квант энергии и вернётся на нормальный энергетический уровень, равна [c.245]

Кривая 1 на рис. 27а и б соответствует нормальному состоянию. В результате электронного возбуждения молекула переходит в новое энергетическое состояние, которому соответствует кривая 2 еще большему запасу электронной энергии соответствует кривая 5. Пока, верхний колебательный уровень лежит ниже точки О, молекула вполне устойчива и в спектре наблю- [c.100]

При столкновении электронов с возбужденными молекулами возможна передача энергии возбуждения молекулы электрону, в результате чего молекула переходит в нормальное состояние без излучения. Такая передача энергии возбуждения какой-нибудь частице с переходом молекулы на низший энергетический уровень без излучения получила название удара второго рода. [c.110]

Как уже отмечалось, современная спектроскопия целиком базируется на квантовой теории, в основе которой, в свою очередь, лежат фундаментальные квантовые законы, определяющие свойства атомов и молекул. В соответствии с первым постулатом Бора, любая атомная или молекулярная система является устойчивой лишь в определенных стационарных состояниях, которым отвечает некоторая дискретная (прерывная) или непрерывная последовательность энергии Е системы. Любое изменение этой энергии связано со скачкообразным переходом системы из одного стационарного состояния в другое. Для конкретных систем последовательность значений Е может быть либо целиком дискретной, либо целиком непрерывной, либо частично дискретной и частично непрерывной. По аналогии с понятием потенциальной энергии как энергии тела, поднятого на различные высоты (уровни), в квантовой механике и спектроскопии принят термин уровень энергии или энергетический уровень . Это понятие легко интерпретировать графически (рис. 1.1). Самый нижний из присущих молекуле уровней энергии называют основным или нормальным, остальные — возбужденными уровнями. [c.6]

Испускание света атомами происходит за счет изменения энергии атома. Атомы могут обладать только строго определенными дискретными запасами внутренней энергии Ео, Е1, Е2 и т. д. Это означает также, что атомы не могут иметь энергию, промежуточную между Ео и Е или между 1 и г и т. д. В невозбужденном, т. е. нормальном, состоянии атомы обладают минимальной энергией Ео. При подведении энергии, например при столкновении с быстролетящими электронами, энергия которых достаточна для возбуждения, атомы возбуждаются, т. е. переходят на более высокий энергетический уровень Е, Е2 и т. д. [c.5]

Биолюминесценция представляет собой химическую реакцию, в процессе которой восстановленный субстрат окисляется кислородом воздуха, образуя при этом возбужденную молекулу, испускающую свет при переходе в основное состояние. Высокая эффективность этой окислительной люминесцентной реакции обусловлена наличием особого катализатора — люциферазы. Субстрат, подвергающийся окислению, называется люциферином. Его природа для различных форм светящихся организмов неодинакова, но во всех случаях биолюминесценции происходит химическая реакция, в результате которой электроны переходят с более низкого на более высокий энергетический уровень и молекула, приобретая энергию, переходит в возбужденное состояние. Когда электрон из возбужденного состояния возвращается к своему нормальному (нли основному) состоянию, выделяется квант света. Длина волны излучаемого света зависит от количества энергии, выделяющейся при переходе молекулы из возбужденного состояния к нормальному. [c.341]

Процесс предиссоциации легче всего можно себе представить, рассматривая потенциальные кривые (рис. И, 6) и пользуясь при этом принципом Франка — Кондона. Кривая 1 в обоих случаях соответствует нормальному состоянию. В результате электронного возбуждения молекула переходит в новое энергетическое состояние, которому соответствует кривая 2. Еще большему запасу энергии соответствует кривая 3. Пока верхний колебательный уровень лежит ниже уров- [c.64]

Очевидно, что при нормальном состоянии атома первые два электрона заполняют первый энергетический уровень (п=1). В атомах элементов с атомным номером больше двух электроны должны размещаться уже во втором уровне. Второй уровень содержит два подуровня —5 и р, энергетическое состояние которых неодинаково электроны сначала размещаются на з- (/ = 0), а затем на р- (/=1) подуровне. Такой именно порядок заполнения электронных уровней предусмотрен правилом последовательного заполнения электронами (п-1-/)-групп Всеволода Маврикиевича Клечковского с ростом атомного номера элемента электроны размещаются последовательно на орбиталях, характеризуемых возрастанием суммы главного и орбитального квантовых чисел (п + 1)-, [c.30]

Рассмотрим сначала круговые энергетические уровни атомов (см. рис. 2.3). Вертикальные линии на этом рисунке изображают допустимые переходы электронов между уровнями. В нормальном, невозбужденном атоме электроны занимают все возможные состояния, начиная с нижнего (1з) уровня и выше в соответствии с законами квантовой механики. Натрий, например, имеет 11 электронов, обозначаемых 15 ,. 25 , 2р , Зх. Электрон Зх удерживается слабее всех и поэтому может быть легко переведен с уровня 35 на более высокий уровень Зр. Это является примером электронного возбуждения и может быть выполнено несколькими способами. Возбужденный электрон стремится вернуться в исходное состояние — на уровень 35. При таком переходе он испускает квант излучения (фотоп). Этот фотон обладает вполне определенным количеством энергии, зависящим от расстояния между энергетическими уровнями. В рассматриваемом примере это будет желтый с вет характерный для пламени лампы, содержащей натрий в парообразном [c.14]

Окись азота N0 является особенно интересным соединением, поскольку эта устойчивая двухатомная моле кула обладает неспаренным электроном. Основным состоянием этой молекулы является состояние П. Энергетический уровень основного состояния слегка расщеплен, что приводит к появлению специфического спектра поглощения в инфракрасной области. Флетчер и Беган [114] на приборе с высоким разрешением наблюдали полосы, соответствующие нормальным колебаниям молекулы N"0 (1760—1920 слг ), и вычислили молекулярные константы, которые оказались в хороше.м согласии с константами, полученными раньше. Они также наблюдали спектры молекул N N =0 , и N N 0 в области 500—4000 слг . Были протабулиро-ваны частоты трех основных полос и пятнадцати обертонов и составных полос. В нулевом приближении были рассчитаны частоты для изотопических молекул с использованием известных постоянных ангармоничности и изотопических соотношений. [c.43]

В табл. 19 видно, что наружный энергетический уровень электронной оболочки атомов рассматриваемых алементов в нормальном состоянии одинаков — два -электрона. При возбуждении один из парных -электронов наружного, уровня перейдет на свободную й(-орбиталь преднаружного уровня. В результате образуются четыре одиночных электрона (три й и один ), которые и примут участие в образовании химических связей. Следовательно, максимальная валентность элементов в возбужденном состоянии может быть 4. Таким образом, в соединениях степень их окисления выражается окислительными числами +2, 4-3, +4. [c.244]

Простейший случай флуоресценции (впервые обнаруженный Р. Вудом в 1904 г.) наблюдается при низких давлениях в одноатомных парах металлического натрия облучение их желтой линией натриевого же спектра (588 ммк) приводит к поглощению энергии этих фотонов и переходу атомов металла в возбужденное состояние. Возвращение возбужденных атомов натрия в нормальное состояние, с переходом электронов на первоначальный энергетический уровень, сопровождается излучением света той же длины волны (рис. II- , а) такая флуоресценция, называемая резонансной, наблюдается в очень редких случаях [8, 12]. Обычно же в возбужденных атомах происходят те или иные энергетические потери, в результате чего излучаемые кванты имеют меньшую энергию, а свет флуоресценции — большую длину волны. Так, при облучении паров натрия энергетически более мощной линией цинка 330 ммк (/гу = 3,69 еу) в результате тепловых и некоторых других потерь по-прежнему излучается та же линия натрия 588 ммк (йу = 2,07 еи) [8]. При возбуждении паров металлического таллия линией 276,8 ммк (опыты А. Н. Теренина) спектр их флуоресценции, кроме этой резонансной линии, содержит также и линии 352,9, 377,6 и 535,0 ммк (рис. П-1, б). При испускании двух последних линий 30 [c.30]

Образование отрицательных ионов происходит во многих газах, например в ЫНз, НгО, ЗОг, Н23, Н2О. Образуются ионы ЫН , 0-, 50-, НЗ- и попри столкновении электронов с возбужденными молекулами возможна передача эпергни возбуждения молекулы электрону, в результате чего молекула переходит в нормальное состояние без 1злучения. Такая передача энергии возбуледения какой-нибудь частице с переходом молекулы на низший энергетический уровень без излучения получила название удара второго рода. [c.94]