Атомды спектрлердегі задылытар. Атом рылысы. Бор постулаттары.

р трлі химиялы элементтерді атомдарыны сызыты спектрлері бірдей болмайды. Кейбір элементтерді атомды спектрі арапайым болса, кейбіреулеріні атомды спектрі те крделі болады. Мысалы, аргоннын спектрі гелийді спектрінен, ал гелийді спектрі сутегіні спектрінен лдеайда крделі болады. Атомдар спектрлерін талдап зерттеу шін спектрлік сызытарды толын зындытары мен салыстырма интенсивтіктерін те мият лшеу керек болады. Осылайша зерттей келгенде спектрлік сызытарды орналасуында интенсивтіктері згеруде белгілі задылы бар екеігдігі байкалады. Мндай задылытар рылысы арапайым спектрлерден те айын крінеді. 1) Сутегі атомыны спектріндегі задылытар. Е арапайым спектрлерді бірі сутегі атомыны спектрі болады. йткені сутегіні атомы е арапайым атом болады. сутегі атомыны спектріні фотографиясы келтірілген. Мнда спектрді крінетін блігі мен жаын ультраклгін блігіндегі спектрлік сызытар крініп тр. Абайлап араанда бл сызытарды аралыы спектрді ыса толынды шетіне арай жаындай беретіндігі жне осы баыт бойынша оларды интенсивтігі кеміп отыратындыы ап-аны байалады. Осы сутегі атомыны спектріні кзге крінетін блігінде жатан трт сызы Н , Н , Н, Н ріптерімен белгіленген. Бларды толындарыны зындыын () бір формуламен рнектеуге болады. Оны е алаш швейцариялы Бальмер (1885 ж.) таайындаан.

Сутегі спектріндегі серияларды сипаттайтын Бальмерді жалпылама формуласы:

мндаы - сутегі атомыны спектріндегі спектрлік сызытарды жиілігі; - Ридберг тратысы; серияны анытайды ( ); - сйкес сериядаы жеке сызытарды анытайды ( ); (Лайман сериясы), (Бальмер сериясы), (Пашен сериясы), (Брэкет сериясы), (Пфунд сериясы), (Хэмфри сериясы).

Атом рылысы - 1897 жылы кптеген электр былыстарын тсiндiруге ммкiндiк беретiн жаалы ашылды. Аылшын алымы Дж.Томсон элементар заряд тасымалдаушысы болып табылатын блшектi тапты. Бл блшекті электрон деп атады.

Электрон массасы m=9,1*10-31 кг-а те жне табиаттаы е жеiл сутегi атомы массасынан 3700 еседей аз болып шыты. Электр зарядын арттыруа жне азайтуа болады. Яни олар р трлі мнге ие болуы ммкін. Ендеше электр заряды физикалы шама. Екі электрометр алып оларды біреуін зарядтайы. Сосын ошаулаыш ттасы бар жіішке сыммен екі электрометрді жалайы. Сонда біз зарядты тедей екіге блінгенін кре аламыз. Атом рылысы 1911 жылы аылшын алымы Э. Резерфорд басаран тжiрибелер нтижесiнде ашылан. Электрон заряды терiс: q_эл = – е = – 1,6 • 10–19 Кл.

Бл заряд электронны ерекше сипаттамасы болып табылады. Жй денелердi зарядтауа немесе разрядтауа болады, ал электронды зарядынан “айыру” ммкiн емес. Сондай-а электрон зарядын азайтуа немесе кбейтуге болмайды. Электрон заряды барлы уаытта тек бiр мнге ие. Электрондар атом ішінде орналасан о зарядталан атомды ядроны айнала озалады. Резерфорд тжiрибелерiн жоары сыныптарда егжей-тегжейлi арастырылады. Мнда бiз оны тжiрибе нтижесiнде жасаан орытындыларымен шектелемiз.

Резерфорд атомыны рылысын Кн жйесiне сатты. Кн жйесiндегi планеталар оан тартылып айналаны сияты, электрондар да ядроа тартылып оны айнала озалады. Осындай састыы шiн Резерфорд сынан модельдi планетарлы модель деп атаан. Ядро мен электронны ара ашытыы оларды лшемдерiне араанда те лкен. Егер атомды ойша лкейткенде ядроны диаметрi он тегелiктей болса, онда ядро мен электрон ара ашытыы шамамен бiр километрдей болар едi. Егер барлы электрондар атомды ядролара тыыз орналасса, онда ересек адамны денесiнi клемi бiр куб миллиметрдi миллионнан бiр блiгiндей болатындыы есептелген. Бiр тектi атомдар жиынтыы химиялы элемент деп аталады. р трлi химиялы элементтердi атомдары бiр-бiрiнен ядроларыны зарядымен жне сол ядроны айнала озалатын электрондар санымен ерекшеленедi. Мысалы, сутегi атомында жалыз электрон бар, оттегi атомында – сегiз электрон, ал уран атомында – тосан екi. Атомдаы электрондар саны элементтi Д.И. Менделеев кестесіндегі реттiк нмiрiмен сйкес келедi. Осы нмiр атом ядросыны зарядын да анытайды. Белгiлеу енгiзейiк: Z – элементтi реттiк нмiрi, е = атомдаы электрондар саны. Онда атом ядросыны жне атомдаы барлы электрондарды жалпы заряды шiн былай жазуа болады: q_ядро = + Ze, q_эл-н = – Ze. Атомдаы электрондарды жалпы зарядын, атом ядросыны зарядына осса нл шыады. Бл атомны толытай бейтарап екендiгiн крсетедi. Бейтарап атомдардан тратын заттарды молекулалары да бейтарап болады. Кейбiр жадайларда атомдар бiрнеше электронын жоалтуы ммкiн. Атомдар электрондармен бiрге здерiнi терiс зарядыны бiр блiгiн жоалтып, бейтарап емес жйеге айналады. Осыны салдарынан пайда болан о зарядталан атомды о ион деп атайды. Керi жадайлар да болуы ммкiн: бейтарап атом зiне арты электрон осып алып, терiс зарядталады. Мндай атомды терiс ион деп атайды.

Даниялы ататы физик Н. Бор Планкты квантты теориясына сйене отырып, атомны ядролы моделін жаа нысанадан арап талылады, атомны рылысы туралы квантты жаа теория ойлап шыарды. Бл жнде Н. Бор (1913 ж.) мынадай екі постулат сынды. Бірінші аида немесе орныты кйлер аидасы: атомдаы электрондар кез келген энергиясы бар орбиталармен емес, тек белгілі бір энергиясы бар орбиталар бойымен озалады. Оларды орныты орбиталар деп атайды. Орныты орбиталарды энергиясы тек белгілі бір дискретті мндерді ана иеленеді. Электрондар мндай орныты орбита бойымен озалып жргенде суле шыармайды. Екінші аида немесе суле шыаруды жиіліктік шарты: атом бір орныты кйден екінші бір сондай кйге ауысанда ана жарыты бір фотонын жтады не шыарады. Шыарылан не жтылан фотонны энергиясы () екі орныты кй энергияларыны (Е1 жне Е2) айырымына те ( = Е1 – Е2, мндаы – шыарылан не жтылан суле фотоныны жиілігі, – Планк тратысы). Осы аидалар негізінде рылан Бор теориясы тек сутек жне сутек тріздес атомдарды рылысын тсіндіруге олданылады. Бор аидалары классикалы физика задылытарына толыымен айшы келеді. Бл аидалар – микродние асиеттерін тсіндіру шін табылан алашы тжырымдар. Атом рылысы квантты механика арылы ана толы тсіндіріледі.

Борды бірінші постулаты (стационарлы кйлер постулаты):

мндаы - электронны массасы; - радиусы болатын т -ші орбитадаы электронны жылдамдыы.

• Борды екінші постулаты (жиіліктер ережесі):

мндаы жне - сйкес трде атомны сулеленуге (жтуа) дейінгі жне одан кейінгі сатционарлы кйлеріні энергиялары.

• - стационар орбитадаы электронны энергиясы:

мндаы - Мендлеевті периодты кестесіндегі элементті реттік нмірі; - электрлік траты.