Spectrul Met Alcaline

5/10/2018 Spectrul Met Alcaline - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/spectrul-met-alcaline 1/3

SPECTRUL DE EMISIE AL METALELOR ALCALINE

SPECTRUL SODIULUI ÎN DOMENIUL VIZIBIL

Spectrul de emisie al metalelor alcaline este sunt format din linii grupate în serii spectrale

denumite: sarfă (clară), principală, difuză şi f undamentală. Spre deosebire de atomii hidrogenoizi,

metalele alcaline prezintă spectre mai complexe, cu un număr mai mare de linii.

Tabelul 1. Formulele şi domeniile seriilor spectrale ale atomului de Na

Seria Formule spectrale Domeniul spectralλ (Å) ν

~ (cm-1)sarfă ν

~ = T3p -Tns 11131-4082 8787-24493 principală ν

~ = T3s -Tnp 5890-2412 16973-41450difuză ν

~ = T3p -Tnd 8195-4082 12219-24493fundamentală ν

~ = T3d -Tnf 18459-8143 5417-12277

Electronul de valenţă nu se mai găseşte în câmpul coulombian creat de o sarcină punctiformă,

ci în câmpul unui corp atomic, format din nucleu şi ceilalţi (Z-1) electroni. Din aceasta decurge o

modificare a nivelelor electronice, iar energia depinde nu numai de numărul cuantic principal n, cişi de cel secundar l.

În condiţii normale, atomul se află in starea de energie minimă, cea mai stabilă, numită stare

fundamentală. În urma interacţiei cu radiaţia electromagnetică, atomul absoarbe un foton, iar

energia lui creşte. Creşterea energiei are drept consecinţă promovarea (tranziţia) unui electron de pe

ultimul nivel ocupat (în cazul atomului de Na, nivelul 3s) pe un nivel liber. Noua stare a atomului,

numită stare excitată, este instabilă, astfel încât va pierde rapid energie radiantă sub forma emisiei

unui foton. Ca o consecinţă, electronul aflat pe un nivel energetic superior va suferi o tranziţie pe unnivel liber de energia cea mai mică dintre cele care aparţin aceluiaşi tip de substrat (în cazul Na,

substratul s cu energia cea mai mica este 3s, dintre substraturile np este 3p, iar dintre cele nd este

3d). Nu toate tranziţiile sunt permise, ci există reguli de selecţie (Δl=±1). Starea finală a atomului

va fi starea fundamentală, adică starea cu energia cea mai mică, stabilă. Fiecărei astfel de tranziţii a

unui electron de pe un nivel electronic superior în energie pe un nivel electronic de energie

mai mică îi corespunde, în spectrul de emisie, o linie, ca şi la atomii hidrogenoizi, ce corespunde

emisiei unui foton de o anumită lungime de undă. Energia fotonului emis este egală cu diferenţa de

energie între nivelele electronice între care are loc tranziţia.

1



Numerele de undă ale liniilor spectrale ale metalelor alcaline pot fi scrise ca o diferenţă a doi

termeni spectrali, ca la hidrogenoizi

=

2

2

n

RZT , numai că expresia acestor termeni trebuie

corectată. Acest lucru poate fi făcut în două moduri:

• Se consideră ecranarea celor Z - 1 electroni care alcătuiesc corpul atomic totală şi se

corectează numărul cuantic principal; sarcina corpului atomic care acţionează asupra

electronului luminos va fi în acest caz +1.

Termenii spectrali pot fi scrişi sub forma:

T ( )ln

R

2∆+= (1)

unde Δl este corecţia lui Rydberg.

• Se introduce constanta de ecranare σ a celor n - 1 electroni care alcătuiesc corpul atomic

T =( )

2

2

n

ZR σ −

. (2)

Liniile sunt grupate în serii spectrale după nivelele electronice între care are loc tranziţia,

ţinând seama şi de regula de selecţie: pentru seria şarfă, tranziţia are loc de pe un nivel ns pe

nivelul p de energia cea mai joasă , în cazul atomului de sodiu 3p; pentru seria principală,

tranziţia are loc de pe un nivel np pe nivelul s de energia cea mai joasă, pentru sodiu 3s; pentru

seria difuză, tranziţia are loc de pe un nivel nd pe nivelul p de energia cea mai joasă , 3p; pentru

seria fundamentală, tranziţia are loc de pe un nivel nf pe nivelul d de energia cea mai joasă, 3d.

Astfel, numerele de undă corespunzătoare sunt date de relaţiile din tabelul 1.

Se definesc următoarele mărimi:

- limita unei serii: ν ~

lim =Tn-Tm|m→∞;

- linia de rezonanţă: corespunde tranziţiei între starea fundamentală a atomului şi prima

stare excitată, pentru sodiu ν ~

rez=T3s-T3p.

Scopul lucrării de faţă constă în atribuirea liniilor spectrale din regiunea vizibilă a spectrului

şi întocmirea diagramei nivelelor energetice ale sodiului (diagrama Grotrian).

În cazul atomului de Na în regiunea vizibilă a spectrului se observă numai o singură linie din

seria principală şi anume linia de rezonanţă (binecunoscutul dublet galben al sodiului), celelalte linii

aparţinând seriilor şarfă şi difuză. Pentru atribuirea liniilor spectrale acestor serii, se dau

următoarele mărimi:

• termenul T3p= 24493cm-1 şi

2



• corecţiile Δs=-1,37; Δd=-0,01; Δf ≅ 0.

Cunoscând valorile acestor corecţii se pot calcula termenii spectrali

Tns = 2)sn(

R

∆+şi Tnd = 2

)dn(

R

∆+,

iar cu formulele din tabelul 1 se pot determina numerele de undă ale liniilor spectrale.Mod de lucru

1) Se examinează la stiloscop spectrul din regiunea vizibilă a sodiului metalic emis de o lampă cu

vapori de sodiu. Se citesc diviziunile de pe tambur corespunzătoare primilor 7 dubleţi de

intensitate mai mare din spectru.

2) Se determină lungimile de undă ale acestor linii spectrale utilizându-se curba de etalonare a

stiloscopului.

3) Se face atribuirea liniilor spectrale ale sodiului prin compararea numerelor de undă obţinuteexperimental, cu cele calculate pentru primele 4 linii ale seriilor şarfă, principală şi difuză cu

formulele din tabelul 1.

4) Se va alcătui diagrama nivelelor de energie (numită diagrama Grotrian) trasând nivelele prin

linii orizontale şi tranziţiile între nivele prin linii verticale, lateral este indicată scara în cmˉ¹.

5) Se va determina limita seriilor şarfă şi difuză prin reprezentarea grafică a numerelor de undă

ale liniilor respective în funcţie de Tns şi respectiv Tnd şi se va verifica faptul că în ambele cazuri

limita seriei este reprezentată de termenul T3p.

R = 109737,33 cm-1

Întrebări şi exerciţii

1. Care este diferenţa între un atom hidrogenoid şi un atom al unui metal alcalin?

2. Explicaţi expresia termenului spectral:

T =( )

2

2

n

ZR σ −

.

3. Pentru care dintre seriile spectrale ale atomului de Na limita seriei spectrale este egală cu

termenul spectral T3p? Explicaţi.

4. Scrieţi expresia numerelor de undă pentru liniile din seriile şarfă, principală, difuză şi

fundamentală din spectrul de emisie al atomului de Li.

3

Spectrul Met Alcaline

Documents

Transcript of Spectrul Met Alcaline