Série difusa - Diffuse series

A série difusa é uma série de linhas espectrais no espectro de emissão atômica causada quando os elétrons saltam entre os orbitais p e d mais baixos de um átomo. O momento angular orbital total muda entre 1 e 2. As linhas espectrais incluem algumas na luz visível e podem se estender até ultravioleta ou infravermelho próximo. As linhas ficam cada vez mais próximas à medida que a frequência aumenta, nunca ultrapassando o limite da série. A série difusa foi importante no desenvolvimento da compreensão das camadas e subcamadas eletrônicas dos átomos. A série difusa deu a letra d ao orbital ou subcamada atômica d .

A série difusa tem valores dados por

A série é causada por transições do estado P mais baixo para orbitais D de energia mais alta. Uma terminologia para identificar as linhas é: 1P-mD Mas observe que 1P significa apenas o estado P mais baixo na camada de valência de um átomo e que a designação moderna começaria em 2P, e é maior para átomos com números atômicos mais altos.

Os termos podem ter diferentes designações, mD para sistemas de linha única, mδ para dupletos e md para trigêmeos.

Uma vez que o elétron no estado de subcamada D não é o nível de energia mais baixo para o átomo alcalino (o S é), a série difusa não aparecerá como absorção em um gás frio, no entanto, aparece como linhas de emissão. A correção de Rydberg é maior para o termo S, pois o elétron penetra mais no núcleo interno dos elétrons.

O limite da série corresponde à emissão de elétrons , onde o elétron tem tanta energia que escapa do átomo.

Em metais alcalinos, os termos P são divididos e . Isso faz com que as linhas espectrais sejam duplas , com um espaçamento constante entre as duas partes da linha dupla.

Essa divisão é chamada de estrutura fina. A divisão é maior para átomos com maior número atômico. A divisão diminui em direção ao limite da série. Outra divisão ocorre na linha mais vermelha do gibão. Isso ocorre por causa da divisão no nível D e . A divisão no nível D tem um valor menor do que o nível P e reduz à medida que o limite da série se aproxima.

História

A série difusa costumava ser chamada de primeira série subordinada, com a série aguda sendo a segunda subordinada, sendo ambas subordinadas à série principal .

Leis para metais alcalinos

O limite da série difusa é igual ao limite da série aguda . No final dos anos 1800, essas duas foram denominadas séries suplementares.

As linhas espectrais da série difusa são divididas em três linhas no que é chamado de estrutura fina . Essas linhas fazem com que a linha geral pareça difusa. A razão pela qual isso acontece é que ambos os níveis P e D são divididos em duas energias próximas. P é dividido em . D é dividido em . Apenas três das quatro transições possíveis podem ocorrer porque a mudança do momento angular não pode ter uma magnitude maior do que um.

Em 1896, Arthur Schuster declarou sua lei: "Se subtrairmos a frequência da vibração fundamental da frequência de convergência da série principal, obtemos a frequência de convergência da série suplementar". Mas na próxima edição da revista, ele percebeu que Rydberg havia publicado a ideia alguns meses antes.

Lei de Rydberg Schuster: Usando números de onda, a diferença entre os limites das séries difusas e agudas e o limite da série principal é a mesma que a primeira transição na série principal.

Essa diferença é o nível P mais baixo.

Lei de Runge: Usando números de onda, a diferença entre o limite da série difusa e o limite da série fundamental é a mesma que a primeira transição na série difusa.

Essa diferença é o nível de energia D mais baixo.

Lítio

O lítio tem uma série difusa com linhas difusas em média em torno de 6103,53, 4603,0, 4132,3, 3915,0 e 3794,7 Å.

Sódio

Gráfico mostrando comprimentos de onda da série difusa de sódio plotados contra N −2 (quadrado inverso) fazendo suposições de diferentes pontos de partida de n. O diamante azul começa com n = 2, o quadrado vermelho começa com n = 3, o triângulo verde começa com n = 4, o X violeta começa com n = 5. Apenas começando n de 3 uma linha reta é alcançada

A série difusa de sódio tem números de onda dados por:

A série acentuada tem números de onda dados por:

quando n tende ao infinito, as séries difusa e aguda acabam com o mesmo limite.

série difusa de sódio
transição comprimento de onda 1 Å comprimento de onda 2 Å comprimento de onda 3 Å
3P-3D 8.194,82 8183,26 8.194,79
3P-4D 5688,21 5682,63 5688,19
3P-5D 4982,81 4978,54 4982,8
3P-6D 4668,56 4664,81 4668,6
3P-7D 4497,66 4494,18 4497,7
3P-8D 4393,34 4390,03 4393,3
3P-9D 4324,62 4321,40 4324,6
3P-10D 4276,79 4273,64 4276,8
3P-11D 4242,08 4238,99 4242,0
3P-12D 4215
3P-13D 4195

Potássio

série difusa de potássio
transição comprimento de onda 1 Å comprimento de onda 2 Å comprimento de onda 3 Å
4P-3D 11772,8 11690,2 11769,7
4P-4D 6964,69 6936,27 6964,18
4P-5D 5831,9 5812,2 5831,7
4P-6D 5359,7 5343,1 5359,6
4P-7D 5112,2 5097,2 5112,2
4P-8D 4965,0 4950,8 4965,0
4P-9D 4869,8 4856,1 4869,8
4P-10D 4804,3 4791,0 4804,3
4P-11D 4757,4 4744,4 4757,4

Alcalino-terrosos

Uma série difusa de linhas triplas é designada pela letra de série d e pela fórmula 1p-md . A série difusa de linhas singlet tem a letra de série S e a fórmula 1P-mS .

Hélio

O hélio está na mesma categoria que os alcalino-terrosos no que diz respeito à espectroscopia, pois tem dois elétrons na subcamada S, assim como os outros alcalino-terrosos. O hélio tem uma série difusa de linhas duplas com comprimentos de onda 5876, 4472 e 4026 Å. O hélio quando ionizado é denominado He II e tem um espectro muito semelhante ao do hidrogênio, mas deslocado para comprimentos de onda mais curtos. Ele também tem uma série difusa com comprimentos de onda em 6678, 4922 e 4388 Å.

Magnésio

O magnésio tem uma série difusa de trigêmeos e uma série nítida de singuletos.

Cálcio

O cálcio tem uma série difusa de trigêmeos e uma série nítida de singuletos.

Estrôncio

Com o vapor de estrôncio, as linhas mais proeminentes são da série difusa.

Bário

O bário tem uma série difusa que vai do infravermelho ao ultravioleta com comprimentos de onda em 25515,7, 23255,3, 22313,4; 5818,91, 5800,30, 5777,70; 4493,66, 4489,00; 4087,31, 4084,87; 3898,58, 3894,34; 3789,72, 3788,18; 3721,17 e 3720,85 Å

História

Na Universidade de Cambridge, George Liveing e James Dewar começaram a medir sistematicamente os espectros de elementos dos grupos I , II e III em luz visível e ultravioleta de onda mais longa que seria transmitida pelo ar. Eles notaram que as linhas de sódio estavam alternando nítidas e difusas. Eles foram os primeiros a usar o termo "difuso" para as linhas. Eles classificaram as linhas espectrais de metais alcalinos em categorias nítidas e difusas. Em 1890, as linhas que também apareciam no espectro de absorção foram chamadas de séries principais . Rydberg continuou a usar agudo e difuso para as outras linhas, enquanto Kayser e Runge preferiram usar o termo primeira série subordinada para as séries difusas.

Arno Bergmann encontrou uma quarta série no infravermelho em 1907, que ficou conhecida como Série Bergmann ou série fundamental.

Heinrich Kayser , Carl Runge e Johannes Rydberg encontraram relações matemáticas entre os números de onda das linhas de emissão dos metais alcalinos.

Friedrich Hund introduziu a notação s, p, d, f para subcamadas em átomos. Outros seguiram esse uso na década de 1930 e a terminologia permanece até hoje.

Referências

  1. ^ Fowler, A. (1924). "A Origem dos Espectros". Jornal da Royal Astronomical Society of Canada . 18 : 373–380. Bibcode : 1924JRASC..18..373F .
  2. ^ a b Saunders, FA (1915). "Algumas descobertas recentes na série Spectrum". Astrophysical Journal . 41 : 323. bibcode : 1915ApJ .... 41..323S . doi : 10.1086 / 142175 .
  3. ^ a b c Saunders, FA (1915). "Algumas descobertas recentes na série Spectrum". Astrophysical Journal . 41 : 323–327. Bibcode : 1915ApJ .... 41..323S . doi : 10.1086 / 142175 .
  4. ^ Rydberg, JR (1897). "A nova série no espectro do hidrogênio". Astrophysical Journal . 6 : 233–236. Bibcode : 1897ApJ ..... 6..233R . doi : 10.1086 / 140393 .
  5. ^ Faixa, Yehuda B. (14 de setembro de 2006). Luz e Matéria: Eletromagnetismo, Óptica, Espectroscopia e Lasers . John Wiley. ISBN 9780471899310. Retirado em 3 de julho de 2015 .
  6. ^ Band, Yehuda B. (2006-09-14). Luz e Matéria: Eletromagnetismo, Óptica, Espectroscopia e Lasers . John Wiley & Sons . pp. 321–322. ISBN 9780471899310. Retirado em 10 de janeiro de 2014 .
  7. ^ Schuster, Arthur (31 de dezembro de 1986). "Sobre uma nova lei conectando os períodos de vibrações moleculares" . Nature . 55 (1418): 200–201. Bibcode : 1896Natur..55..200S . doi : 10.1038 / 055200a0 .
  8. ^ Schuster, Arthur (7 de janeiro de 1987). "Sobre uma nova lei conectando os períodos de vibrações moleculares" . Nature . 55 (1419): 223. bibcode : 1897Natur..55..223S . doi : 10.1038 / 055223a0 . S2CID  4054702 .
  9. ^ a b Física atômica, molecular e de laser . Krishna Prakashan Media. p. 2,59.
  10. ^ espectros atômicos e o modelo vetorial. volume 1. espectros de série . Arquivo CUP . p. 19. ISBN 9781001286228.
  11. ^ a b Sala, O .; Araki, K .; Noda, LK (setembro de 1999). "Um procedimento para obter a carga nuclear efetiva do espectro atômico de sódio" (PDF) . Journal of Chemical Education . 76 (9): 1269. Bibcode : 1999JChEd..76.1269S . doi : 10.1021 / ed076p1269 .
  12. ^ Wiese, W .; Smith, MW; Miles, BM (outubro de 1969). Probabilidades de transição atômica Volume II de sódio através do cálcio Uma compilação de dados críticos . Washington: National Bureau of Standards. pp. 39–41.
  13. ^ Wiese, W .; Smith, MW; Miles, BM (outubro de 1969). Probabilidades de transição atômica Volume II de sódio através do cálcio Uma compilação de dados críticos (PDF) . Washington: National Bureau of Standards. pp. 228–230.
  14. ^ Saunders, FA (1919). "Revisão de trabalhos recentes sobre séries de espectros de hélio e hidrogênio". Astrophysical Journal . 50 : 151–154. Bibcode : 1919ApJ .... 50..151S . doi : 10.1086 / 142490 .
  15. ^ Saunders, FA (dezembro de 1920). "Revisão da Série no Espectro do Cálcio". The Astrophysical Journal . 52 (5): 265. bibcode : 1920ApJ .... 52..265S . doi : 10.1086 / 142578 .
  16. ^ Saunders, FA (1922). "Revisão da Série no Espectro do Estrôncio". Astrophysical Journal . 56 : 73–82. Bibcode : 1922ApJ .... 56 ... 73s . doi : 10.1086 / 142690 .
  17. ^ Saunders, FA (1920). "Revisão da Série no Espectro do Bário". Astrophysical Journal . 51 : 23–36. Bibcode : 1920ApJ .... 51 ... 23S . doi : 10.1086 / 142521 .
  18. ^ Brand, John Charles Drury (1995-10-01). Lines Of Light: The Sources Of Dispersive Spectroscopy, 1800-1930 . CRC Press . pp. 123–. ISBN 9782884491624. Retirado em 30 de dezembro de 2013 .
  19. ^ Rydberg, JR (abril de 1890). "XXXIV. Sobre a estrutura dos espectros lineares dos elementos químicos" . Revista Filosófica . Series 5. 29 (179): 331–337. doi : 10.1080 / 14786449008619945 .
  20. ^ a b Mehra, Jagdish; Rechenberg, Helmut (2001-01-01). O desenvolvimento histórico da teoria quântica . Springer. pp. 165–166. ISBN 9780387951744. Retirado em 30 de dezembro de 2013 .
  21. ^ a b William B. Jensen (2007). "A origem das etiquetas orbitais S, p, d, f". Journal of Chemical Education . 84 (5): 757–758. Bibcode : 2007JChEd..84..757J . doi : 10.1021 / ed084p757 .
  22. ^ Hund, Friedrich (1927). Linienspektren und Periodisches System der Elemente . Struktur der Materie em Einzeldarstellungen. 4 . Springer. pp. 55–56. ISBN 9783709156568.