7. Оптический спектр водорода

Оптический спектр - спектр излучения или спектр поглощения оптического излучения. Различают:

- линейчатые оптические спектры;

- полосатые оптические спектры, состоящие из групп близких спектральных линий;

- сплошные оптические спектры, соответствующие излучению или поглощению электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн.

При облучении, освещении, нагревании ē переходит на удалённые орбиты. Такое состояние атома называется возбуждённым, и там ē может находиться затем он переходит с удалённых орбит на ближние, что и обуславливает линейчатый спектр атомов:

1) при переходе ē с более высоких энергетических уровней на первый, то получаются линии лежащие в УФ-части спектра (серия Лаймана)

, при этом выделяется много энергии, больше 10 эВ, а линии мельше 400 нм.

2) При переходе ē с удалённых орбит на вторую,

Λ = от 700 до 450, линии этой части спектра, находятся в видимой части спектра и носят название серия Бальмера.

3) При переходе ē с удалённых на 3-ю, – уменьшается, а λ увеличивается, больше 700, линии – инфракрасная часть спектра, серия Пашена.

Существуют и другие серии спектра атома , если атому водорода сообщена энергия более 13,6 эВ, то атом ионизируется.

8. Порядковый номер элемента. Закон Мозли: Мозли (1913) доказал, что заряд ядра равен порядковому номеру элемента(закон Мозли).

Корни квадратные из обратного значения длин волн рентгеновских лучей находятся в линейной зависимости от порядкового номера элемента.

, где Z – номер элемента, a,b – константы, отвечающие определённому виду рентгеновского излучения.

Значение закон Мозли:

1. Подтвердил правильность положения элементов в ПС, перестановка Менделеевым некоторых пар элементов (Co-Ni, Te-I), нарушающая последовательность атомных масс была правильной.

2. Подтвердилось слоистое строение атома

3. Закон позволил предсказать ещё некоторые элементы (Hf – 1923 г.)

9. Современная формулировка закона Менделеева. Физический смысл периодического закона.

Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов. Итак, физический смысл периодического закона состоит в том, что периодическое изменение свойств элементов находится в полном соответствии с периодически возобновляющимися на все более высоких энергетических уровнях сходными электронными структурами атомов. С их закономерным изменением закономерно изменяются физические и химические свойства элементов.

17. Строение ядра. Изобары. изотопы.

Ядро состоит из нейтронов (n) и протонов (p). р имеет заряд +1 и mр =1 а.е.м.

Считается, что р и n энергично обмениваются π-ми зонами:

+11р+0-1π→01n; 01n+0+1π→+1-1p

Кроме этого существует ряд теорий, которые предполагают наличие некоторых простейших частиц квантов, из которых построены остальные элементарные частицы.

Массовое число = n+p, а № элемента в периодической системе = p.

Существуют изотопы – ядра одного и тог же элемента с одинаковым номером и одинаковым зарядом ядра, но с разным числом n (16O, 17O, 18O).

Многие тяжелые элементы имеют на стабильные ядра, способные к радиоактивному распаду. Такие вещества принято характеризовать периодом полураспада, т.е. временем, за которое распадается половина исходного кол-ва данного изотопа. Масса радиоактивного изотопа через некоторое время после начала распада можно охарактеризовать формулой: m=(1/2)n*m0, где n – число периодов полураспада.

Существует 3 основных механизма радиоактивного полураспада:

это α-распад, при котором ядро излучает α-частицу, в результате его масса уменьшается на 4 единицы, а заряд на 2l.

β-распад – излучаются β-частица = ē, поэтому масса ядра практически остается постоянной, а заряд увеличивается на 1 единицу.

γ-распад – изменяется только энергия ядра, а масса и заряд не изменяются.

Элементы, у которых ядра содержат одинаковое число протонов и разное число нейтронов, то есть, у которых порядковый номер одинаков, а массовые числа различны, называют изотопами. Элементы, у которых ядра содержат разное число протонов и одинаковое суммарное число протонов и нейтронов, то есть у которых порядковые номера различаются, а массовые числа одинаковы, называются изобарами.

10. Основные положения квантовой химии:

1. Дискретность - вещество состоит из отдельных микрочастиц. Именно эти частицы изучает квантовая химия. Идею квантования энергии, основываясь на спектрах излучения нагретых тел, выдвинул Планк.

2. Корпускулярно-волновой дуализм. Микрочастицы в микромире обладают и свойствами частицы, и свойствами волны. Впервые корпускулярно-волновой дуализм был предположен для света (электромагнитного излучения). С одной стороны свет, это электромагнитная волна и для него характерны такие свойства, как интерференция и дифракция, а с другой стороны при наблюдении явления фотоэффекта͵ было выдвинуто предположение, что свет это поток частиц - фотонов. Была измерена даже масса фотона. Энергия фотона равна .

3. Вероятностный характер законов микромира.В 1927 ᴦ. Гейзинберг выдвинул принцип неопределённости; согласно этому принципу невозможно точно определить местоположение частицы и её импульс в данный момент времени.

Двойственная природа электрона. Уравнение де Бройля:

В классической механике рассматривается два вида движения: движение тела с локализацией перемещающегося объекта в каждой точке траектории в определенный момент времени и движение волны, делокализованной в пространстве среды. Для микрообъектов такое разграничение движения невозможно. Эту особенность движения называют корпускулярно-волновым дуализмом. Корпускулярно-волновой дуализм - способность микрочастицы, обладающей массой, размерами и зарядом, одновременно проявлять и свойства, характерные для волн, например, способность к дифракции. В зависимости от того, какие свойства частиц изучаются, они проявляют либо одни, либо другие свойства. Автором идеи корпускулярно-волнового дуализма стал А. Эйнштейн, который предложил рассматривать кванты электромагнитного излучения - фотоны - как движущиеся со скоростью света частицы, имеющие нулевую массу покоя. Их энергия равна

E = = hν = ,

где m - масса фотона, с - скорость света в вакууме, h - постоянная Планка, ν - частота излучения, λ - длина волны. В 1924 г. французский физик Л. де Бройль предположил, что корпускулярно-волновыми свойствами обладает не только фотон, но и любая другая частица, движущаяся со скоростью v. Он получил уравнение, связывающее скорость движения частицы с длиной волны производимого ей электромагнитного излучения (уравнение де Бройля):

λ = ,

где m - масса частицы, v - ее скорость, h - постоянная Планка; величина λ получила название длины волны де-Бройля. Для объектов, обладающих сравнительно большой массой, волновые свойства обнаружить не удается. Так, для тела массой 1 г, летящего со скоростью 1 м/с, длина волны де-Бройля имеет порядок 1·10− 30 м, что на 15 порядков меньше размера ядра атома, и не поддается измерению. В то же время для нейтрона массой около 1,7·10−27 кг, движущегося со скоростью 500 м/с, длина волны де Бройля составляет уже примерно 1·10−9 м. Этой величиной пренебрегать уже нельзя. Гипотеза де Бройля была подтверждена экспериментально. В 1927 г. американские физики К. Дэвиссон и Л. Джермер и независимо от них англичанин Дж.-П. Томсон обнаружили дифракцию электронов на кристалле никеля.

12. Квантовые числа.

1. Главное квантовое число(n): n=1,2,3. Буквенное обозначение KLMNO

2. Орбитальное l

3. Магнитное me

4. Магнитное спиновое число ms.

Квантовое число дает понятие в каком периоде находится число. Характеризует:-номер энергетического уровня; интервал энергии электронов , находящихся на этом уровне; размеры орбиталей; число подуровней данного энергетического уровня( 1 уровень состоит из 1 подуровня); - в ПСХЭ значению главного квантового числа соответствует номер периода. Емкость энергетического уровня определяется по формуле: 2n2 Орбитальное кв. число l- определяет момент движения ē (момент импульса) точное значение его энергии и форму орбитами. l=0s, l=1p, l=2d, l=3f. Магнитное кв. число me- определяет возможные ориентации электронного облака в пространстве. Кол-во чисел= кол-ву возможных ориентаций ē облака в пространстве.

13. Принцип Паули s p d электроны типы электронных орбиталей.

В атоме не может быть двух эл. имеющих одинаковый набор всех четырех кв. чисел. В каждой атомной орбитали может размещаться максимально два электрона (с противоположными спинами). Имеет разную ориентацию в пространстве. (принцип Паули). В случае s-орбитали электронное облако сферическое. В случае p-орбиталей форма электронного облака гантелеобразная:

14. В каких группах и подгруппах и подгруппах находятся s p d f элементы. Главные подгруппы состоят из элементов малых и больших периодов, валентные электроны которых расположены на внешних ns- и np- подуровнях.

Побочные подгруппы состоят из элементов только больших периодов. Их валентные электроны находятся на внешнем ns- подуровне и внутреннем (n - 1) d- подуровне (или (n - 2) f- подуровне). В зависимости от того, какой подуровень (s-, p-, d- или f-) заполняется валентными электронами, элементы периодической системы подразделяются на:

s- элементы (элементы главной подгруппы I и II групп),

p- элементы (элементы главных подгрупп III - VII групп),

d- элементы (элементы побочных подгрупп),

f- элементы (лантаноиды, актиноиды).

В главных подгруппах сверху вниз металлические свойства усиливаются, а неметаллические ослабевают. Элементы главных и побочных групп сильно отличаются по свойствам. Номер группы показывает высшую валентность элемента (кроме O, F, элементов подгруппы меди и восьмой группы). Общими для элементов главных и побочных подгрупп являются формулы высших оксидов (и их гидратов). У высших оксидов и их гидратов элементов I - III групп (кроме бора) преобладают основные свойства, с IV по VIII - кислотные.