ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Периодическая система элементов и атомные спектры из "Методы спектрального и химико-спектрального анализа" Открытая Менделеевым периодичность свойств элементов отражает периодичность расположения электронов в атомах. Каждый период таблицы Менделеева начинается с заполнения электронами нового слоя. Химические и оптические свойства атома определяются внешними валентными электронами, менее прочно связанными с ядром. Поэтому периодическое заполнение новых слоев обусловливает периодичность химических и оптических свойств атомов. [c.19] Как известно, любой атом с 1юрядковым номерол 2 имеет X электронов, которые распределены по различным слоям. Состояние электронов в атоме может быть охарактеризовано посредством четырех квантовых чисел п, /, т,, Шд. Согласно принципу Паули, в атоме не может быть двух электронов с одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел. Следствие этого запрета Паули для периодической системы может быть наглядно проиллюстрировано в табл. 3. [c.20] Исходя из принципа Паули и правила Гунда, согласно которому электроны стремятся по возможности не образовывать пары, можно построить периодическую систему элементов на основе спектроскопических данных. Атом каждого последующего элемента образуется путем добавления протона и электрона к атому предыдущего элемента. В многоэлектронных атомах электроны заполняют соответствующие орбитали в порядке возрастания их энергии. Экспериментально установлен следующий ряд изменения энергий по орбиталям 15 25 2р 35 Зр 45 Зс 4/7 55 4 5/ б5 4 5( 6/7 75. Имеющиеся в периодической системе отклонения в порядке заполнения орбиталей (например, Сг, Си, группа РЗЭ) обусловлены особой стабильностью частично заполненных слоев. [c.20] Для атомов с небольшими атомными номерами (2 30) можно определить терм основного состояния по схеме 5-взаимо-действия (связь Рассела—Саундерса). В этом случае суммарный вектор L = Zmii для всех электронов на незаполненных орбиталях. Для записи терма пользуются соответствующими буквенными обозначениями 5 ( = 0), Р ( =1), О ( = 2) и т. д. [c.20] Излучаемые при электронных переходах кванты обусловливают характер эмиссионных спектров элементов. Наиболее просты спектры атома водорода и водородоподобных нонов (Не+, Ь12+, Ве + и т. д.). [c.22] Из этого соотношения легко можно определить область расположения спектральных линий элемента. [c.22] Щелочные элементы также имеют один оптический электрон в -состоянии (З5). Но при возбуждении атома щелочного элемента валентный электрон переходит в р-состояние с тем же главным квантовым числом (Зр). Энергия, необходимая для такого перехода, составляет всего 1,5—2 эв. Поэтому резонансные линии щелочных элементов лежат в видимой и ближней ИК-об-ластях спектра. Усложнение внутреннего строения атомов щелочных металлов и других элементов проявляется в расщеплении энергетических уровней и линий (мультиплетность) и в увеличении числа спектральных серий. [c.22] Спектры элементов второй группы периодической системы (Ве, щелочноземельные, 2п, Сс1, Н5) характеризуются двумя системами уровней, каждая из которых аналогична системе уровней щелочных элементов. Из-за специфического взаимодействия двух оптических электронов друг с другом число спектральных серий для этих элементов увеличивается в два раза. Потенциалы возбуждения линий второй группы периодической системы вследствие слабой связи оптических электронов с атомом невелики ( 4 эв), но все-таки выше, чем у щелочных металлов. При переходе от бериллия к барию потенциалы возбуждения уменьшаются, что сопровождается перемещением резонансных линий из УФ-области в видимую. Несмотря на наличие двух оптических электронов, переход атома в возбужденное состояние связан с переходом лишь одного оптического электрона. [c.22] Следует отметить, что периодические свойства сохраняются как для нейтральных атомов, так и для их ионов. Спектры ионов сходны со спектрами нейтральных атомов с тем же числом электронов, т. е. имеется сходство членов изоэлектронного ряда (например, для ряда Н, Не+, Ы +, Ве + и т. д.). Так проявляется закон спектроскопического смещения, согласно которому спектр однократно ионизированного атома аналогичен спектру нейтрального атома элемента, предшествующего ему в периодической системе (рис. 6). [c.23] Вернуться к основной статье