Атомдық спектрлер. Комбинациялық принцип.Сутегі атомының спе
Ең қарапайым спектр сутегі атомының спектрі. Спектрдің көрінетін бөлігінде
сутегінің тек 4 сызығы бар, олар Hα, Hβ, Hγжәне Hδсызықтары. (спектрдің көрінетін бөлігі мен жақын ультракүлгін бөлігіндегі спектрлік сызықтар).Абайлап қарағанда бұл сызықтардың аралығы спектрдің қысқа сызықтардың толқын ұзындықтарын бір формуламен өте дәл өрнектеуге болады. Оны 1885 ж. ең алғаш Швейцариялық ғалым И.Бальмер (1825-1898) тағайындаған: (3.12) λ=Bn²/n²-4 мұндағы В=364,6 нм, ал n=3, 4,... бүтін мәндерін қабылдайды. 1890 ж.Швед ғалымы И.Ридберг (1854-1919) (3.12) формуланы басқа түрде жазуды ұсынды:
(3.13)ν=1/λ=R(1/2²-1/n²)Мұндағы ν – спектрлік сызықтың толқындық саны, см-1, λ– толқын
ұзындығы, R – Ридберг тұрақтысы, өте дәл өлшеулер бойынша – оның сан мәні 109677,581 см -1, n=3, 4, 5, 6,...Бальмер формуласы қамтитын сутегі атомының спектрлік сызықтарының тобы Бальмер сериясы деп аталады. (3.13) формула бойынша есептегенде n=3 деп алсақ, онда Hαсызығының толқын ұзындығын табамыз.Спектрдің ультракүлгін бөлігіндегі бір топ сызықтар Лайман(1906) сериясы деп аталады.ν= R(1/1²-1/n²) , n=2,3,4 Cутегі спектрінің жақын инфрақызыл бөлігінде Пашен (1908) сериясы деп аталатын бір топ сызық бар. Бұлар мына формуламен өрнектеледі:ν=R(1/3²-1/n²), n=4, 5, 6,...Бұдан басқа спектрдің алыс инфрақызыл бөлігінде үш серия бар.Олар: Брэкет сериясы (1922) ν=R(1/4²-1/n²), n=5, 6, 7,...Пфунд сериясы (1924) ν=R(1/5²-1/n²), n=6, 7, 8,...Кэмфри сериясы (1953) ν=R(1/6²-1/n²), n=7, 8, 9,...Осы сериялардың толқындық сандары (3.13) Бальмер формуласына ұқсас, 2²орнына 1², 3², 4², 5² қойылған формулалармен өрнектеледі. Сонымен, сутегі атомының барлық спектрлік сызықтарын мынадай жалпы формуламен өрнектеуге болады:(3.14) ν=1/λ=R(1/m²-1/n²)мұндағы m және n – бүтін сандар, және m<n; берілген серия үшін n=m+1, m+2 және т.б. Лайман сериясы үшін m=1, Бальмер сериясы үшін m=2, Пашен сериясы үшін m=3, және т.б.Тек сутегі емес басқа элементтердің де атомдық спектрлерінде спектрлік сериялар байқалатынын 1889 ж. Ридберг көрсеткен. Сонда берілген серияның барлық спектрлік сызықтарының толқындық сандарын (жиіліктерін) мынадай өрнекпен сипаттауға болады:(3.15) ν=T(m)-T(n) мұндағы n және m – бүтін сандар; T(m), T(n) функциялары спектрлік термдер деп аталады. Берілген серия үшін m-нің мәні тұрақты болады.Ал n санының өзгерісі сол серияның барлық сызықтарын береді.Мысалы, Бальмер сериясы үшін (3.15) теңдіктен T(m)=R/2² және T(n)=R/n² екендігі шығады. n шексіз өскенде T(n)→0, ал Бальмер сериясының толқындық сандары (жиіліктері) шектік мәнге, T(m) термге ұмтылады; бұл серияның шектік толқындық саны.1908 ж. Ритц тәжірибелік деректерді қорыту нәтижесінде комбинациялық принцип деп аталатын ереже тағайындады. Осы ережеге сәйкес, кез келген атомның барлық спектрлік сызықтарын спектрлік термдер деп аталатын әлдеқайда саны аз шамаларды қос-қостан комбинациялау арқылы алуға болады. Сонда әрбір спектрлік сызық жиілігі толқындық саны екі терм айырмасы (3.15) арқылы өрнектеледі. Сілтілік элементтер спектрлеріндегі заңдылықтар. Сілтілік элементтер (Lі, Na, K, Rb, Cs) атомдарының спектрлерінде бірнеше спектрлік серия бар. Бірақ бұл сериялар сызықтарының толқындық санын дәл Бальмердің формуласы сияқты формуламен есептеуге болмайды. Алайда спектрлік сызықтар бір шекке жетіп бірігетін болғандықтан, олардың санын, белгілі ереже (3.15) ұстап, спектрлік екі термнің айырмасы түрінде көрсетуге болады, олардың біріншісі тұрақты терм, екінішісі айнымалы терм болады. Сонда спектрлік сызықтарды мынадай формуламен өрнектеуге болады (3.16) ν=R/(m+β)²-R(n+α)² мұндағы αжәне β– әрбір сілтілік элементке және серияға тән белгілі тұрақтылар, әрқайсысы 1-ден кем, сан мәндері тәжірибеден алынады.Берілген элементтің әр түрлі спектрлік сериялары үшін m шамасы әр түрлі бүтін мәндер қабылдайды. Берілген серия үшін m-нің мәні тұрақты, n саны өзгеріп отырады.
