Un rol important în elucidarea structurii atomilor, și anume distribuția electronilor asupra cochiliilor, a fost jucat de radiația descoperită în 1895 de către fizicianul german V. Roentgen și numită raze X. Cea mai obișnuită sursă de radiație cu raze X este un tub cu raze X în care electronii, accelerați puternic de un câmp electric, bombardează anodul, avînd o frânare ascuțită. În acest caz, apar raze X, reprezentând unde electromagnetice cu o lungime de undă de aproximativ 10 -12 -10 -8 m.
Studiile privind compoziția spectrală a radiației X arată că spectrul său are o structură complexă și depinde atât de energia electronică cât și de materialul anodic. Spectrul este o suprapunere a unui spectru continuu, delimitată de partea scurtă a lungimii de undă de un anumit limită. denumită limita spectrului continuu și un spectru de linie - agregatul liniilor individuale care apar pe fundalul unui spectru continuu.
Studiile au arătat că natura spectrului continuu este complet independentă de materialul anodului, dar este determinată numai de energia electronilor care bombardează anodul ca urmare a inhibării lor atunci când interacționează cu atomii țintă. Spectrul continuu de raze X este, prin urmare, numit spectrul de frecvențe.
La o energie suficient de mare a electronilor care bombardează anodul pe fondul spectrului continuu apar linii ascuțite separate - spectrul liniilor determinat de materialul anodic și numit spectrul liniilor caracteristice (radiații).
Comparativ cu spectrul optic al spectrelor de raze X caracteristice ale elementelor destul de similare și sunt compuse din mai multe serii, desemnate K, L, M, N și O. Fiecare serie, la rândul său, conține un set mic de linii individuale, desemnate în ordinea descrescătoare a indicilor de lungime de undă a, b, g, ... (Ka, Kb, Kg ..., La, Lb, Lg ...). Atunci când mergem de la elemente luminoase la cele grele, structura spectrului caracteristic nu se schimbă, doar întregul spectru se îndreaptă către unde scurte. O caracteristică a acestor spectre este faptul că atomii fiecărui element chimic, indiferent dacă acestea sunt în stare liberă sau sunt într-un compus chimic, posedă anumite inerente numai acest element al spectrului liniei caracteristice radiațiilor.
Luarea în considerare a structurii și a caracteristicilor spectrelor caracteristice ale liniilor conduce la concluzia că apariția lor este asociată cu procesele care apar în carcase electronice interne, construite, de atomi care au o structură similară.
Să examinăm mecanismul apariției seriei de raze X. Să presupunem că sub influența unui electron de înaltă energie externă sau de fotoni vede unul dintre doi electroni K-shell a atomului. Apoi, în locul său un electron poate merge la mai îndepărtate de coreshell L, M, N, ... tranziții .Such însoțite de emisia de raze X și apariția liniilor spectrale ale K-Series: Ka (L®K), Kb (M®K), kg (N®K) și așa mai departe. e. linia cea mai lungă lungime de undă K-serie este linia Ka. Liniile de frecvență creșterea numărului Ka ® Kb ® Kg scădere, deoarece probabilitatea tranzițiilor de electroni din L-shell-shell Nac mai mult scoici mai îndepărtate M și N. K-serie în mod necesar acompaniată alte serii, deoarece apar liniile sale de emisie posturile vacante în cochilii L, M, ..., care vor fi umplute cu electroni la niveluri mai înalte.
În mod similar, există și alte serii, observate numai pentru elementele grele. Liniile radiației caracteristice considerate pot avea o structură fină, deoarece nivelele determinate de numărul cuantic principal sunt împărțite în funcție de valorile numerelor orbitale și magnetice cuantice.
Investigând spectrul de raze X al elementelor, fizicianul englez G. Mosely a stabilit în 1913 o relație numită legea Mosely: n = R (Z-s) (1 / m 2 -1 / n 2)
unde n - frecvența corespunzătoare liniei caracteristice razelor X, R-Rydberg constant, s - screening-ul constant, m = 1,2,3, ... (x-ray definește o serie), n este un număr întreg cu m + 1 (determinată separat linia seriei corespunzătoare).
Semnificația screening-ului constant este că un electron care corespunde unei anumite linii nu este afectat de întreaga sarcină a nucleului Ze, ci de o sarcină (Z-s) atenuată de acțiunea de screening a altor electroni.
Structura moleculelor și proprietățile nivelurilor energetice se manifestă în spectrele moleculare - spectrele de emisie (absorbție) care apar în timpul tranzițiilor cuantice între nivelele de energie ale moleculelor. Spectrul de emisie al unei molecule este determinat de structura nivelurilor sale de energie și de regulile de selecție corespunzătoare.
Pentru diferite tipuri de tranziții între nivele, apar diferite tipuri de spectru molecular. Frecvențele liniilor spectrale emise de molecule pot corespunde tranzițiilor de la un nivel electronic la altul (spectrul de electroni) sau de la un nivel vibrațional (rotativ) la altul (spectru vibrațional (rotativ)). În plus, sunt posibile tranziții cu anumite valori ale u și nivele care au valori diferite ale tuturor celor trei componente, rezultând astfel spectre electronice-vibraționale și vibraționale-rotaționale. Prin urmare, spectrul de molecule este destul de complicat.
Spectrele moleculare tipice sunt dungate, reprezentând o colecție de benzi mai mult sau mai puțin înguste în regiunile ultraviolete, vizibile și în infraroșu. Structura spectrelor moleculare este diferită pentru diferite molecule și cu creșterea numărului de atomi din moleculă devine mai complicată (se observă numai benzi late continue). Spectrele vibraționale și rotaționale au numai molecule poliatomice, dar nu au o moleculă diatomică. Acest lucru se explică prin faptul că moleculele diatomice nu au momente dipol (pentru tranziții vibraționale și rotative nu există nici o schimbare în momentul dipolului, care este o condiție necesară pentru ca probabilitatea de tranziție să fie diferită de zero)
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: