Scharfe Serie - Sharp series

Die scharfe Reihe ist eine Reihe von Spektrallinien im atomaren Emissionsspektrum, die verursacht werden, wenn Elektronen von s-Orbitalen höherer Energie eines Atoms in das niedrigste verfügbare p-Orbital absteigen. Die Spektrallinien umfassen einige im sichtbaren Licht und erstrecken sich bis ins Ultraviolett. Die Linien kommen mit zunehmender Frequenz immer näher zusammen, wobei die Reihengrenze nie überschritten wird. Die scharfe Reihe war wichtig für die Entwicklung des Verständnisses von Elektronenschalen und Unterschalen in Atomen. Die scharfe Serie hat den Brief gegeben s an die S Atomorbital oder Subshell.

Die scharfe Reihe hat einen Grenzwert gegeben durch

${\displaystyle v={\frac {R}{\left[2+p\right]^{2}}}-{\frac {R}{\left[m+s\right]^{2}}} {\text{ mit }}m=2,3,4,5,6,...}$

Die Reihe wird durch Übergänge in den niedrigsten P-Zustand von S-Orbitalen höherer Energie verursacht. Eine Terminologie zur Identifizierung der Linien ist: 1P-mS Aber beachten Sie, dass 1P nur den niedrigsten P-Zustand in einem Atom bedeutet und dass die moderne Bezeichnung bei 2P beginnen würde und für Atome mit höherer Ordnungszahl größer ist.

Die Begriffe können unterschiedliche Bezeichnungen haben, mS für Einstrangsysteme, mσ für Dubletts und ms für Tripletts.

Da der P-Zustand nicht das niedrigste Energieniveau für das Alkaliatom ist (das S ist), zeigt sich die scharfe Reihe nicht als Absorption in einem kühlen Gas, sondern als Emissionslinien. Die Rydberg-Korrektur ist für den S-Term am größten, da das Elektron mehr in den inneren Kern der Elektronen eindringt.

Der Grenzwert für die Reihe entspricht der Elektronenemission , bei der das Elektron so viel Energie hat, dass es dem Atom entweicht. Obwohl die Reihe als scharf bezeichnet wird, sind die Linien möglicherweise nicht scharf.

In Alkalimetallen werden die P-Terme gespalten und . Dies führt dazu, dass die Spektrallinien Dubletts sind , mit einem konstanten Abstand zwischen den beiden Teilen der Doppellinie. ${\displaystyle 2P_{\frac {3}{2}}}$${\displaystyle 2P_{\frac {1}{2}}}$

Namen

Die scharfe Serie verwendet , um die zweite untergeordnete Reihe genannt zu werden, wobei die diffuse Serie die erste untergeordneten ist, wobei beide untergeordnet die Hauptserie .

Gesetze für Alkalimetalle

Die scharfe Reihengrenze ist dieselbe wie die diffuse Reihengrenze. In den späten 1800er Jahren wurden diese beiden als Ergänzungsserien bezeichnet.

1896 formulierte Arthur Schuster sein Gesetz: "Wenn wir die Frequenz der Grundschwingung von der Konvergenzfrequenz der Hauptreihe abziehen, erhalten wir die Konvergenzfrequenz der Ergänzungsreihe". In der nächsten Ausgabe der Zeitschrift stellte er jedoch fest, dass Rydberg die Idee einige Monate zuvor veröffentlicht hatte.

Rydberg-Schuster-Gesetz: Bei Verwendung von Wellenzahlen ist die Differenz zwischen den scharfen und diffusen Reihengrenzen und der Hauptreihengrenze der gleiche wie beim ersten Übergang in der Hauptreihe.

• Diese Differenz ist das niedrigste P-Niveau.

Rungesches Gesetz: Bei Verwendung von Wellenzahlen ist die Differenz zwischen dem scharfen Reihengrenzwert und dem fundamentalen Reihengrenzwert derselbe wie beim ersten Übergang in der diffusen Reihe.

• Diese Differenz ist die niedrigste Energie des D-Niveaus.

Natrium

Grotrisches Diagramm für Natrium. Die Sharp-Serie ist auf 3p-mS-Übergänge zurückzuführen, die hier in Lila dargestellt sind.

Die scharfe Reihe hat Wellenzahlen, die gegeben sind durch: ${\displaystyle \nu_{s}=R\left({\frac {Z_{3p}^{2}}{3^{2}}}-{\frac {Z_{ns}^{2}}{ n^{2}}}\right)n=4,5,6,...}$

Die Natrium-Diffus-Reihe hat Wellenzahlen, die gegeben sind durch: ${\displaystyle \nu_{d}=R\left({\frac {Z_{3p}^{2}}{3^{2}}}-{\frac {Z_{nd}^{2}}{ n^{2}}}\right)n=4,5,6,...}$

wenn n gegen unendlich geht, haben die diffuse und die scharfe Reihe den gleichen Grenzwert.

Kalium

Erdalkalien

Eine scharfe Reihe von Triplettlinien wird durch den Reihenbuchstaben s und die Formel 1p-ms bezeichnet . Die scharfe Reihe von Singulett-Linien hat den Serienbuchstaben S und die Formel 1P-mS .

Kalzium

Calcium hat eine scharfe Reihe von Tripletts und eine scharfe Reihe von Singuletts.

Magnesium

Magnesium hat eine scharfe Reihe von Tripletts und eine scharfe Reihe von Singuletts.

Geschichte

An der Cambridge University machten sich George Liveing und James Dewar daran , systematisch Spektren von Elementen der Gruppen I , II und III im sichtbaren und ultravioletten Licht zu messen , die durch die Luft übertragen würden. Sie bemerkten, dass die Linien für Natrium abwechselnd scharf und diffus waren. Sie waren die ersten, die den Begriff "scharf" für die Linien verwendeten. Sie klassifizierten Alkalimetall-Spektrallinien in scharfe und diffuse Kategorien. 1890 wurden die Linien, die auch im Absorptionsspektrum auftraten, als Hauptreihe bezeichnet. Rydberg setzte die Verwendung von scharf und diffus für die anderen Linien fort, während Kayser und Runge es vorzogen, den Begriff zweite untergeordnete Reihe für die scharfen Reihen zu verwenden.

Arno Bergmann fand 1907 eine vierte Reihe im Infrarot, die als Bergmann-Reihe oder Fundamentalreihe bekannt wurde.

1896 fand Edward C. Pickering eine neue Reihe von Linien im Spektrum von ζ Puppis . Es wurde angenommen, dass dies die scharfe Reihe von Wasserstoff ist. 1915 wurde der Beweis erbracht, dass es sich tatsächlich um ionisiertes Helium- Helium II handelte .

Heinrich Kayser , Carl Runge und Johannes Rydberg fanden mathematische Zusammenhänge zwischen den Wellenzahlen der Emissionslinien der Alkalimetalle.

Friedrich Hund führte die s, p, d, f-Notation für Unterschalen in Atomen ein. Andere folgten dieser Verwendung in den 1930er Jahren und die Terminologie ist bis heute geblieben.

Verweise