УПРАЖНЕНИЕ 8. ИЗУЧАВАНЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИТЕ В СПЕКТЪРА НА АЛКАЛНИТЕ МЕТАЛИ

Цел на упражнението е изучаване закономерностите в атомните спектри на алкалните метали и конкретно на натрия.

Теоретични бележки

Спектрите на алкалните метали (Li, Na, K, Rb, Cs) приличат на спектрите на водородоподобните атоми, но има и съществени различия между тях. Експериментът показва, че термовете са T = R/(n*)², където числото n* не е цяло, а представлява сума от главното квантово число n = 1, 2, 3,... и една добавка (n* = n + ). Добавката зависи предимно от орбиталното квантово число , поради което нивата с различно имат различна енергия, а това означава, че се снема израждането по . Освен това всички линии в спектрите на алкалните метали са дублетни. Електронните състояния в атома с различно орбитално число се означават с букви: S (= 0), P (= 1), D (= 2), F (= 3) и т. н., а стойностите на са от 0 до (n 1)¹.

Алкалните метали имат един валентен електрон над запълнена електронна обвивка с конфигурацията на благородния газ, предшестващ по пореден номер алкалния метал. Този електрон взаимодейства не с точков положителен заряд, както е при водородоподобните атоми, а с обемен заряд, получен в резултат на екранирането на ядрото от електроните в запълнените обвивки. Електронният облак на тези обвивки се поляризира от валентния електрон и това предизвиква поява на диполен момент, който зависи от орбиталното квантово число на валентния електрон: s-електроните имат сферично симетричен електронен облак, а за електрони с по-високо орбитално квантово число електронната плътност увеличава асиметрията си с нарастване на . Именно поляризацията на електронния облак води до снемане на израждането по орбитално квантово число, защото енергията се представя с израза

(.24) .

Корекцията има вида

(.25) .