Газдарды суле шыаруындаы сериялы задылытар.

Газдардаы суле шыаруды сериялы задылытарын тсіндіру шін сутек газыны суле шыару задылытарын пайдаланамыз.

Сутек жне рентген спектрлеріні тзілу механизмдері. Бор тедеуі сутек атомыны сызыты спектрлеріні тзілу механизмін тсіндіріп, оны тербеліс жиіліктерін кні брын есептеп шыаруа ммкіндік береді. Сутек спектрін алыс ультраклгін жне инфраызыл облыстарда толыыра зерттегенде Бальмер сериясымен оса таы да жаа трт сериялар байалатындыы айындалып, олар тапан авторларды атымен (Лайман, Пашен, Брэкет, Пфунд, Хампфри) аталды.

Оларды брі де сутек атомындаы бір электронны орбиталардан орбиталара кшіп, орын ауыстыруымен тсіндіріледі. Ол кез-келген алыс орбитадан (n_a р трлі) бір ана жаын (n_ж траты) орбитаа келіп отырса спектрді бір сериясы шыады.

Демек, алыстаы электрон 1-орбитаа кшкенде спектрді ультраклгін шетіндегі Лайман сериясы 2-орбитаа ауысса йгілі Бальмер сериясы (n=2 екендігі оны тедеуінен де крініп тр), ал 3-орбитаа келсе инфраызыл жаындаы Пашен сериясыны сызытары шыады. Осы трізді баса да серияларды тзілу механизмін білуге болады.

Бор формуласы кмегімен есептелген жне тжірибе жзінде табылан сутек спектріні толын зындытарыны те дл келуі (3.5-кесте) Бор постулаттарыны негізіні дрыс екендігін крсетті, оан жртты ыыласын аударды.

Ренген сулелеріні тзілу механизміні жоарыда аралып ткен оптикалы спектрді тзілу механизмінен жептуір айырмашылыы бар (3.9-сурет). Оны ішкері жатан квантты орбиталарыны бірінен сырттан тскен катод сулелеріні немесе термоэлектрондарды серінен электрон шып шыады, осыдан барып натрий атомы иона айналады.

Сырта шып шыан электронны орнына жоарырата жатан орбиталарды бірінен электрон ауысады. Осы екі электронны ядромен байланысыны айырмасына сай, белгілі бір толын зындыымен сипатталатын рентген сулелеріні кваннтары шыады.

Рентген сулелері детте 11 элемент натрийден басталады.

Егер атомнан шып шыатын электрон 1-орбитадан кеткен болса, оны орнына электрондар 2-, 3-, 4- т.с.с. орбиталардан орын ауыстырып келетін болса, рентген спектріні К сериясыны сызытары шыады.

Ал электрон 2- орбитадан шып шыып, оны орнына электрондар 3-, 4-, 5-т.с.с. орбиталардан келетін болса, рентген спектріні L сериясыны сызытары тзіледі. рі арай да осылай болып кете береді.

Рентген спектріні оптикалы спектрден тек тзілу механизмі ана згеше болып оймайды. Рентген спектрі зіні рылымы жаынан аланда арапайымдау болады жне рі сол элементі химиялы осылысты рамына кірсе де онша кп згере оймайды. Сондытан рентген спектрін атом жне крделі затты ішкі рылымын анытау шін ке олданады.

Рентгенография азіргі уаытта затты рылысын дл анытайтын аса уатты дісті біріне айналып отыр.

81.Атомды спектрдегі задылытар.Квант теориясы трысынан сутегі атомын тсіндірейік. Сутегі атомында ядроны тек бір ана электрон айналып жреді. Сутегі атомыны ядросын (протон) озалмайды деп йарып, электронны озалу орбитасын дгелек деп алайы. Сонда электронды орбитада стап тратын центрге тартыш кш (Fц.т.) электрон мен протонны арасындаы кулон

кшіне те (Fк.) болады:

Fц =Fк (1)

n-квантты сан; n=1,2,3,..., (3) формуладаы n шамасынан басаны брі траты шамалар. Олай болса, стационар орбиталар радиустарыныатынастары: ( : : :... 1 2 3 r r r ) натурал сандар атары квадраттарыныатынастарындай (1:4:9:…) болады, яни : : :...= 1 2 3 r r r 1:4:9:… Бірінші стационар орбитаны (n=1) радиусы ( 1 r ) мынаан те: 1 r =0.53*10-10 м.

Екінші орбитаны радиусы: 2 r =4 1 r =2.12*10-10 м.

шінші орбитаны радиусы: 3 r =9 1 r =4.77*10-10 м. т.с.с.

Электронны орбитасыны радиусын немесе электронны жылдамдыындл лшеуге келе бермейді. Сондытан теорияны дрыс екенін тексеру шінлшеуге келетін физикалы шама ажет. Ондай шама атомны шыаратын жнежтатын энергиясы болып саналады.

Сутегі атомыны стационар кйіндегі энергиясы (Е) электронны ядроныайнала озаланда кинетикалы (Ek ) энергиясымен электронмен ядроарасындаы потенциялды (En ) энергияларыны осындысына те болады.

Ал кинетикалы энергия: ;

Бір-бірінен r ашытыта орналасан о жне теріс зарядталан екі денені(протон мен ядро) потенциялды энергиясы:

(-) табасы екі дене біріне-бірі жаындаан сайын, оларды потенциялдыэнергияларыны кеми беретінін крсетеді. (4) жне (5)-дан толыэнергиямыз:

(7) формула сутегі атомыны стационар кйіні энергиясы теріс екенінкрсетеді. (7) пайдаланып кез келген стационар орбитадаы электронны

энергиясын табуа болады.

I-орбита шін (n=1), сонда 13,65 1 E = эВ. Бл энергияны негізгі кйді (n=1)энергиясы деп атайды. Егер атом негізгі кйде тран болса, ондаэлектрондыатомнан “жлып” алып кету шін 13,6 эВ энергия керек болады екен. Соныменнегізгі кйде тран сутегі атомыны байланыс энергиясы мен иондалу энергиясыбіріне-бірі те жне ол мынаан те:

n - бас квантты сан атом энергиясын анытайды.

13,65 1 E = эВ те болатын кйді негізгі кй деп атайды. Егер n>1 болса,онда оан сйкес келетін кйді озан кй деп атайды. Негізгі кй траты

болады да, ал алан кй трасыз болады.Атомны 1 E , 2 E , 3 E энергия мндеріні жиынтыын энергетикалыдегейлер жйесі ретінде арастыруа болады.

n скен сайын дегейлерді орналасуы жиілей тседі. Егер электрон жоарыорбитадан тменгі орбитаа кшсе, онда атом квант энергиясын шыарады, ал

электрон тменгі орбитадан жоары орбитаакшетін болса, онда атом квантэнергия жтуы керек.

Мыс. Электрон бір орбитадан екінші орбитаа кшуі шін оан энергия берукерек. Сонда ана атом озан кйге келеді. Атом белгілі бір жиіліктегі толынды

жта алады немесе шыара алады дейміз. Мінеосыдан сутегі атомыны спектрісызыты боландаы шыады.

82.Сутегі атомыны спектріндегі задылытар. Квант теориясы трысынан сутегі атомын тсіндірейік. Сутегі атомында ядроны тек бір ана электрон айналып жреді. Сутегі атомыны ядросын (протон) озалмайды деп йарып, электронны озалу орбитасын дгелек деп алайы. Сонда электронды орбитада стап тратын центрге тартыш кш (Fц.т.) электрон мен протонны арасындаы кулон кшіне те (Fк.) болады F_ц=F_k (1)Бордыбірінші постулаты бойынша атомда электрондарды белгілі бірстационар орбиталары бар. Бор стационар орбиталар шін мына шарт орындалуы тиіс деп тжырымдады:m_erv=n

мндаы n =1,2,3, ... . Бл шарт бойыншастационарорбиталардаыэлектронны импульс моменті Планктратысынанбтінеселіккелкендискретті мндерге анаиеболаалады. СоныменбіргеБор атомядросыны рісіндеозалыпжргенэлектронаНьютонныекінші заы менКулонзаынолдануаболадыдеп есептеді. (Алонысынанрнегіклассикалыфизикааарама-айшыекенінескертекетейік.)

Заряды Ze атомядросынырісіндебірэлектронозалыпжрген жйені арастырайы. Егер Z = 1 болса, блсутегіатомы, алегер Z > 1 болса, бл сутегі тектесатом, яниион. Ядротарапынанэлектрона kZe²/r² Кулонкші рекет етеді, блкшНьютонныекіншізаыбойыншаэлектронны массасы мендеуінікбейтіндісінете. Электрон дгелек орбитаменозалады, сондытаноны центрге тартышдеуі v²/r. Олайболса,m_ev²/r=kZe²/r²рнегіненжылдамдытытауып, рнегінеойса:n²²/m_er=kZe²,бданэлектронныстационарорбитасынырадиусы:r_n=(²/km_e)n²

Егеррнегінде n = 1, Z = 1 болса,сутегі атомындаы электронныбіріншістационарорбитасыны радиусын анытаймыз. Оны r₀ рпіменбелгілеп, Боррадиусыдепатайды:r₀=²/km_ee²=0,529*10^-10м

Бл мн молекулалы-кинетикалы теория бойыншаесептелгенсутегіатомырадиусынымніменсйкескеледі.Стационарорбитадаыэлектроннытолы энергиясы оны кинетикалыэнергиясы жнеядроменрекеттесукезіндегі потенциалдыэнергиясыны осындысынантрады:

E=m_ev²/2+kZe²/r.

Соытедеудірнегінпайдаланаотырып, мынадайтргекелтіругеболады: Е_n=-kZe²/2r. Блрнектегірадиустыорнынарнегінойса, атомныішкіэнергиясыныммкінмндеріналуаболады:Е_n=(k²m_ee⁴/2²)(Z²/n²)

Мндаы k=1/4 ₀ SI жйесіндеберілген. n = 1, 2, 3, ... бтінсандарынегізгікванттысандардеп aталады.Сонымен, атомныэнергиясытек рнегімен аныталатындискреттімндердіанаабылдайалады.Сутегіатомышін Z = 1, алоныэнергиясынымндерібылайаныталады:E_n=-(k²m_ee⁴/2²)(1/n²).Сызыты шыаружнежтылуспектрлеріБортеориясындаатомдардыэнергиясырнегіменаныталатындискреттімндергеанаиеболаалатыныментсіндіріледі. Бір химиялыэлементтібарлыатомдарыныэнергетикалы дегейлері бірдей. Электронбірдегейденекіншідегейгеауысанда фотон сулешыарады. Басаэлементатомдарыныэнергетикалыдегейлеріні рылымы баса, сондытаншыаружнежтылуспектрлерізгешеболады.

Бордыекіншіпостулатынансулешыаружиілігінанытайы:h=E_n-E_m, =E_n/2 -E_m/2 .

Соырнекте =n/2 екенінескердік. Энергиянымнінернегінойса,=k²m_ee⁴/4 ³(1/m²-1/n²)аламыз. ЕгерR=k²m_ee⁴/4 ³депбелгілесек, рнегіБальмерді формуласымен сйкескеледі. рнегінекіретіншамалардыбрібелгілітратылар, олардымндерінорнынаойып, R Ридбергтратысынесептепшыаруаболады.Осындай есептеулерді нтижесі тжірибеден алынанмнменбірдейболыпшыан. Жиіліктердіформуласыменесептелгенмндеріде эксперименттінтижесімендлкеледі.Бортеориясы атом рылымынытеориясынжасаудаыалашыадамболыптабылады. Олклассикалы физика задылытарынмикролемфизикасыны былыстарына олдануажарамайтыныайынкрсетіпберді. БіраалашыжетістіктерденсоБортеориясыкптегениындытаракездесті. Мысалы, олсутегіненкейінгіеарапайымгелийатомынытеориясынжасаудатолыстсіздіккешырады. Стсіздіктердібастысебебітеорияныішкілогикалы арамаайшылыында еді, олжартылайклассикалы, жартылайкванттыкзарастара сйенді. азіргікездеБортеориясы, негізінен, тарихиызыушылытудырады. Біраблтеорияазірдебіратармаыздыфизикалыымдарды (мысалы, энергетикалыдегейлерымын) енгізугеолданылатыныайлы механикалы модельболыптабылатынынестестаанжн. Сонымен, Бортеориясы кванттымеханиканы рудаытпелікезеболыптабылады