Atom_spektrləri
Atom spektrləri— əgər günəş işığını və ya adi lampa işığını prizmadan keçirərək ekrana yönəltsək, onun üzərində müxətlif rəngli işıq zolaqları yaranacaq. Bu rənglərin hər biri müəyyən konkret dalğa uzunluğuna malikdir. İşığın bu cür spektrlərə ayrılmasına kəsilməz spektr deyilir. Lakin əgər işıq mənbəyi kimi içərisinə qaz halında müəyyən bir element doldurulmuş qaz boşalması borusu istifadə olunarsa, onda qara fonda müxtəlif rəngli xəttlərdən ibarət spektr yaranacaq. Bu spektr atomun buraxma spektri (atom emission spektr) və ya xətti spektr adlanır. Buraxma spektrlərini istənilən maddə üçün almaq mümkündür. Bunun üçün onu hər hansı bir yolla (ondan elektrik cərəyanı buraxmaqla və ya alovda qızdırmaqla) həyəcanlandırmaq lazımdır. Atom spektrləri işıq spektrinin görünən hissəsindən ultrabənövşəyi hissəsinə qədər olan aralığı ehtiva edir. Hər bir maddənin özünəməxsus atom spektri mövcuddur. Məsələn, əgər natrium və onun birləşmələrini alova tutsaq, onda 590 nm dalğa uzunluğuna malik işıq şüası buraxılır və alov sarı rəngə boyanır. Qaz boşalması borusuna doldurulmuş və elektrik cərəyanı vasitəsilə həyəcanlandırılan hidrogenin buraxdığı işığın rəngi isə qırmızımtıl – çəhrayıdır. Borun nəzəriyyəsinə əsasən orbitlər hər biri müəyyən kvant ədədi ilə ifadə olunur. Ən az enerjiyə malik (nüvəyə ən yaxın) orbitin kvant ədədi 1 - ə bərabərdir. Növbəti energetik səviyyələrə uyğun olaraq 2, 3, 4 və s. kvant ədədləri aid edilir. Əgər elektron nüvənin cazibə qüvvəsini dəf etmək üçün kifayət qədər enerji alırsa, bu zaman atomun ionlaşması baş verir. Elektronun yuxarı enerji səviyyələrindən daha aşağı enerji səviyyələrinə keçidləri onları tədqiq edən alimlərin adları ilə adlandırılmışdır. Elektron daha yüksək orbitlərdən n = 1 nömrəli orbitə (nüvəyə ən yaxın orbitə) keçirsə Layman seriyası, n = 2 nömrəli orbitə keçirsə Balmer seriyası yaranır. Paşen, Brekket və Pfunda seriyaları isə daha yüksək orbitlərdən uyğun olaraq n = 3, n = 4 və n = 5 nömrəli orbitlərə keçid zamanı yaranır. Udulma spektrlərində də oxşar seriyalar yaranır. Lakin burada elektronun keçidi buraxma spektrlərində olduğu kimi yuxarı orbitlərdən aşağı orbitlərə yox, bunun tam əksinə baş verir. Udulma spektrində elektronun əsas haldan daha yüksək energetik səviyyələrə keçməsi nəticəsində Layman seriyası alınır. Daha yüksək tezliyə malik zolaqlar ən yüksək enerjiyə malik olan səviyyələrə uyğun gəlir. Layman seriyasının sonu (bütün zolaqların toplandığı nöqtə) n = 1 orbitindən (əsas haldan) n = ∞ hala keçidi göstərir. Yəni, səviyyənin enerjisi o qədər yüksəkdir ki, elektron atomdan qopa bilir. Nəticədə atomun ionlaşması baş verir. Bu prinsiplə buraxma spektrlərində də kontinium əmələ gəlir. Belə ki, elektron ionla toqquşaraq atom əmələ gətirir, yəni əsas vəziyyətə qayıdır. Seriyanın sonuna uyğun tezliyi bilməklə atomun ionlaşma enerjisini müəyyən etmək olar. Buraxma spektrlərindən əlavə, udulma spektrləri ( atom absorbsion spektr) də mövcuddur. Udma spektrlərini almaq üçün maddədən görünən işıq buraxılır. Məlumdur ki, görünən işıq müxtəlif dalğa uzunluqlu şüaların (rənglərin) qarışığıdır. Belə olan halda, müəyyən dalğa uzunluqlu şüalar maddə tərəfindən udulur və həmin yerlərdə qara zolaqlar yaranır. Udulma və buraxma spektrlərini müşahidə etmək üçün xüsusi cihazlardan – spektrometrlərdən istifadə olunur. Əgər biz hidrogenin buraxma spektrlərini müşahidə etsək, görərik ki, spektr bir neçə seriya xətlərdən ibarətdir. Daha dəqiq desək, xətlər qruplaşaraq bir neçə zolaq əmələ gətirir. Bu seriyalar onları kəşf edən alimlərin adları ilə adlandırılmışdır. Hər bir seriyada spektrin yüksək tezlikli hissəsinə doğru irəlilədikcə qonşu xəttlərin tezlikləri arasında interval tədricən azalır. Və sonda kəsilməz spektr (kontinum) alınır. Spektral xətlərin tezlikləri Ridberq tənliyi ilə ifadə olunur: ν = cRH(1/n12 – 1/n22 Burada, ν – tezlik, c – işıq sürəti, RH – Ridberq sabiti, n1 və n2 isə tam ədədlərdir. Dalğa uzunluğu və tezlik λν = c – formulu ilə əlaqəlidir. Atom spektrlərinin xətti xüsusiyyətlərini izah etmək üçün danimarkalı alim Nils Bor 1913 – cü ildə atomun yeni modelini təklif etdi. O, özündən bir müddət əvvəl (1911 – ci ildə) Maks Plankın təklif etdiyi kvant nəzəriyyəsinə istinad edirdi. Plankın postulatına əsasən enerji yalnız müəyyən miqdarlarla (porsiyalarla) udula və ya şüalana bilər. O, bu porsiyaları kvantlar adlandırdı. Bor belə qənaətə gəldi ki, nüvə ətrafında hərəkət edən elektronun enerjisi də müəyyən konkret qiymətlər almalıdır – yəni kvantlanmışdır. Elektronun hər hansı verilmiş orbit üzrə hərəkət etməsi üçün tələb olunan enerji həmin orbitin radiusundan asılıdır. Nüvədən daha uzaqda yerləşən orbitlər üzrə hərəkət etmək üçün elektrona daha çox enerji lazımdır. Lakin bir halda ki, enerji kvantlanmışdır, onda belə nəticəyə gəlmək olar ki, orbitlərin radiusları da kvantlanmalı – müəyyən konkret qiymətlər almalıdır. Nüvədən daha uzaqda yerləşən hər hansı bir orbitə keçmək üçün elektron enerji udmaldır ki, həmin enerji də nüvənin cazibə qüvvəsini dəf etməyə sərf olunur. Əgər atom foton (işıq enerjisinin kvantı) udsa, onda elektron yerləşdiyi orbitdən daha yüksək orbitə, yəni nüvədən daha uzağa keçə bilər. Əgər kifayət qədər çox foton udularsa, onda udulma spektrində qara zolaq yaranır.Kvant nəzəriyyəsinə əsasən, tezliyi ν olan işıq fotonunun enerjisi hν – yə bərabərdir. Burada h – Plank sabitidir (6,626 ∙ 10⁻³⁴ C∙san). Elektronun, enerjisi E1 olan orbitdən enerjisi E2 olan orbitə keçməsi üçün udulan işıq şüasının tezliyi Plank tənliyi ilə müəyyən olunur: