Element atomlarining spektrlari. Mozli qonuni

1. 
   Element atomlarining spektrlari
   
2. 
   Mozli qonuni.
   

• 
  Hamma jismlar, shu jumladan oʻzimiz ham, atomlar deb ataluvchi juda mayda „gʻishtchalar“ dan iborat. Tabiatda kimyoviy elementlar qancha boʻlsa, bunday „gʻishtchalar“ turlari shuncha boʻladi. Kimyoviy element — ayni bir turdagi atomlar toʻplami.
  

Atom spektrlari chiziqchiziq, ya’ni alohida-alohida joylashgan spek-tral chiziqlardan tashkil topgan. Atom spektrlari nurlanishning koʻrinuvchi, ultrabinaf-sha va infraqizil sohalarida kuzatiladi.

Bor atom nazariyasi vodorod va vodorodga o`xshagan atomlar uchun mos keladi. Vodorodga o`xshash atomlar deganda bitta elektronini yo`qotgan geliy, ikkita elektronini yo`qotgan litiy tushuniladi.

• 
  Bor atom nazariyasi vodorod va vodorodga o`xshagan atomlar uchun mos keladi. Vodorodga o`xshash atomlar deganda bitta elektronini yo`qotgan geliy, ikkita elektronini yo`qotgan litiy tushuniladi.
  
• 
  Chunki, bu atomlar yadrosi atrofida vodorodga o`xshab bittadan elektron aylanadi. Bor nazariyasi bunday atomlarning nurlanish spektrlarini, elektronlarning orbita radiuslarini va energiyalarini aniqlash imkonini beradi.
  
• 
  Borning 2-postulati yordamida elektronning turg`un orbita radiusini hisoblab topishimiz mumkin. Elektron bilan yadro orasidagi Kulon kuchi elektronga markazga intilma tezlanish beradi.
  man = F yoki (2.1)
  Bu formula klassik fizikaga tegishli bo`lgani uchun Bor postulatlariga ziddir. Ammo bu formuladan foydalanmay turib, elektronning orbita radiusi va tezligini topib bo`lmaydi. (2.1) formuladagi Z - elementning davriy sistemadagi tartib nomeri. (1.6) va (2.1) tenglamalarni sistema qilib yechib V va r larni topamiz. Vodorod uchun Z=1 deb olamiz.
  Keyingi sistemani birinchi tenglamasini o`ng va chap tomonlarini ikkinchi tenglamaga hadma-had bo`lib, elektronning mumkin bo`lgan tezligini topamiz.
  Bu formuladan elektronning n=1 bo`lgan orbitadagi tezligi uchun V 106 m/s qiymatni olamiz.
  Ko`rinib turibdiki, elektronning bu tezligi yorug`lik tezligidan haddan tashqari kichik, shuning uchun atom fizikasida ham Nyuton mexanikasidan foydalanish mumkin.
  Tezlikning (2.2) ifodasini sistemaning birinchi tenglamasiga qo`yib, turg`un orbitalar radiuslari uchun quyidagi formulani hosil qilamiz.
  Bu formuladan ko`rinib turibdiki, n ortishi bilan elektronning orbita radiusi 1:4:9:16 va h.z. nisbatda ortib boradi. Elektronning birinchi turg`un orbita radiusini hisoblaylik,
  Vodorod atomidagi elektronning bu hisoblab topilgan orbita radiusi birinchi Bor radiusi deb ham ataladi. Vodorod atomidagi elektron r1 = 0,528 dan kichik bo`lgan orbitada hech qachon aylanmaydi.
  (2.3) formuladan ko`rinib turibdiki, n ortgan sari orbita radiusi ham n ning kvadratiga mos ravishda ortib boradi. Elektron faqat (2.3) formula bilan aniqlanuvchi orbitalar bo`ylab aylana oladi.
  2-postulatning yana bir xususiyati shundan iboratki, undan atom energiyasining kvantlanishi kelib chiqadi. (2.3) formuladan foydalanib, atomning to`liq energiyasini topamiz. Bu energiya elektronning kinetik energiyasi bilan va uning yadrosi bilan o`zaro ta`sirlashuv potensial energiyalari yig`indisiga teng.
  Atom spektrlari. Rezerfordning yadroviy modeli fizikasining ulkan yutug’i bo’lsa – da, u atomning spektral qonuniyatlarni tushuntirib bera olmaydi. Bundan tashqari, bu model klassik mexanika va elektrodinamika qonunlariga zid bo’lib chiqdi.
  

• 
  Atom spektrlari. Rezerfordning yadroviy modeli fizikasining ulkan yutug’i bo’lsa – da, u atomning spektral qonuniyatlarni tushuntirib bera olmaydi. Bundan tashqari, bu model klassik mexanika va elektrodinamika qonunlariga zid bo’lib chiqdi.
  
• 
  Birinchidan, elektronini yadro atrofidagi orbita bo’ylab harakati chiziqli, ya’ni tezlanish bilan ro’y beradigan harakatdir.
  

Atom spektrlari – erkin yoki kuchsiz bogʻlangan atomlarning (bir atomli gazlar yoki bugʻlar) elektromagnit toʻlqin chiqarganda (nurlanish Atom spektrlari) yoki yutganda (yutilish Atom spektrlari) paydo boʻladigan optik spektrlari. Atom spektrlari chiziqchiziq, ya’ni alohida-alohida joylashgan spek-tral chiziqlardan tashkil topgan. Atom spektrlari nurlanishning koʻrinuvchi, ultrabinaf-sha va infraqizil sohalarida kuzatiladi. Nurlanish Atom spektrlari atomni turli yoʻllar bilan uygʻotilganda (yorugʻlik, elektronlarning urilish va hokazo) hosil boʻladi. Yutilish Atom spektrlari uzluksiz spektrli yorugʻlik atomar gazlar yoki bugʻlardan oʻtganda pay-do boʻladi.

• 
  Atom spektrlari – erkin yoki kuchsiz bogʻlangan atomlarning (bir atomli gazlar yoki bugʻlar) elektromagnit toʻlqin chiqarganda (nurlanish Atom spektrlari) yoki yutganda (yutilish Atom spektrlari) paydo boʻladigan optik spektrlari. Atom spektrlari chiziqchiziq, ya’ni alohida-alohida joylashgan spek-tral chiziqlardan tashkil topgan. Atom spektrlari nurlanishning koʻrinuvchi, ultrabinaf-sha va infraqizil sohalarida kuzatiladi. Nurlanish Atom spektrlari atomni turli yoʻllar bilan uygʻotilganda (yorugʻlik, elektronlarning urilish va hokazo) hosil boʻladi. Yutilish Atom spektrlari uzluksiz spektrli yorugʻlik atomar gazlar yoki bugʻlardan oʻtganda pay-do boʻladi.
  

Atom spektrlari spektral asboblar yorda-mida kuzatiladi. Ionlarning Atom spektrlari katta chastotalar tomoniga surilgan boʻlishi bilan neytral atomlarning A. sdan farq qiladi.Atom spektrlaridagi spektral chiziqlar ma’lum qonuniyatlarga boʻysunadi va sodda hollarda spektral seriyalar hosil qiladi. Har bir spektral seriya yuqori energetik sathlardan pastdagi yagona energetik sathga mumkin boʻlgan kvant oʻtishlari natijasida yuzaga keladi. Vodorod atomidagi spektral seriyalar ayniqsa ajralib turadi. Vodorod atomida Layman, Balmer, Pashen, Breket, Pfund va Hamfri seriyalari aniqlangan.

• 
  Atom spektrlari spektral asboblar yorda-mida kuzatiladi. Ionlarning Atom spektrlari katta chastotalar tomoniga surilgan boʻlishi bilan neytral atomlarning A. sdan farq qiladi.Atom spektrlaridagi spektral chiziqlar ma’lum qonuniyatlarga boʻysunadi va sodda hollarda spektral seriyalar hosil qiladi. Har bir spektral seriya yuqori energetik sathlardan pastdagi yagona energetik sathga mumkin boʻlgan kvant oʻtishlari natijasida yuzaga keladi. Vodorod atomidagi spektral seriyalar ayniqsa ajralib turadi. Vodorod atomida Layman, Balmer, Pashen, Breket, Pfund va Hamfri seriyalari aniqlangan
  

Har qanday tadqiqotlarda atomning tuzilishida ishtirok etganlarning hammasi kimyoviy D. I. Mendeleev tomonidan kashf etilgan davriy qonun tomonidan ularga berilgan vositalardan kelib chiqadi, fiziklar va matematiklar ushbu qonunni tushunishda o'zlarining "tillari" bilan bog'liqliklarni izohlashda foydalanadilar (haqiqiy , bu hisob bo'yicha J.W. Gibbsning istehzo bilan aytilgan aforizmi ma'lum), lekin shu bilan birga, fizikani ham, matematikani ham o'z apparatlarining barcha mukammalligi, afzalliklari va universalligi uchun materiyani o'rganuvchi kimyogarlardan ajratilgan. echno, ularning ilmiy-tadqiqot olmaydi qurish.

• 
  Har qanday tadqiqotlarda atomning tuzilishida ishtirok etganlarning hammasi kimyoviy D. I. Mendeleev tomonidan kashf etilgan davriy qonun tomonidan ularga berilgan vositalardan kelib chiqadi, fiziklar va matematiklar ushbu qonunni tushunishda o'zlarining "tillari" bilan bog'liqliklarni izohlashda foydalanadilar (haqiqiy , bu hisob bo'yicha J.W. Gibbsning istehzo bilan aytilgan aforizmi ma'lum), lekin shu bilan birga, fizikani ham, matematikani ham o'z apparatlarining barcha mukammalligi, afzalliklari va universalligi uchun materiyani o'rganuvchi kimyogarlardan ajratilgan. echno, ularning ilmiy-tadqiqot olmaydi qurish.
  

Ma'lum bo‘lishicha, istalgan kimyoviy elementning yorug‘lanuvchi bug‘lari faqat unga xos bo‘lgan spektr - monoxromatik nurlanishlar to‘plamini taratadi. Spektrda ularning har biriga faqat o‘zigagina xos bo‘lgan chiziq taaluqli bo‘lar ekan. Barcha elementlarning spektrlari maxsus jadvallarda aks etgan. Ularda spektral chiziqlarning to‘lqin uzunligi, ketma-ketligi va intensivligi ko‘rsatiladi. Shunday tarzda spektrlar bo‘yicha olimlar nurlanuvchi moddalar tarkibini aniqlash usuliga ega bo‘ldilar. Natijada fizikaning elektromagnit nurlanishlar spektrlarini tadqiq qiluvchi yangi bo‘limi - spektroskopiya vijudga keldi. Bu Kirxgof va Bunzen kimyoviy elementlarning eng dastlabki spektral tahlillarini amalga oshirgan 1859-yilda yuz berdi.

• 
  Ma'lum bo‘lishicha, istalgan kimyoviy elementning yorug‘lanuvchi bug‘lari faqat unga xos bo‘lgan spektr - monoxromatik nurlanishlar to‘plamini taratadi. Spektrda ularning har biriga faqat o‘zigagina xos bo‘lgan chiziq taaluqli bo‘lar ekan. Barcha elementlarning spektrlari maxsus jadvallarda aks etgan. Ularda spektral chiziqlarning to‘lqin uzunligi, ketma-ketligi va intensivligi ko‘rsatiladi. Shunday tarzda spektrlar bo‘yicha olimlar nurlanuvchi moddalar tarkibini aniqlash usuliga ega bo‘ldilar. Natijada fizikaning elektromagnit nurlanishlar spektrlarini tadqiq qiluvchi yangi bo‘limi - spektroskopiya vijudga keldi. Bu Kirxgof va Bunzen kimyoviy elementlarning eng dastlabki spektral tahlillarini amalga oshirgan 1859-yilda yuz berdi.
  

Yutilish Atom spektrlari uzluksiz spektrli yorug’lik atomar gazlar yoki bug’lardan o’tganda paydo bo’ladi. Atom spektrlari spektral asboblar yordamida kuzatiladi. Ionlarning Atom spektrlari katta chastotalar tomoniga surilgan bo’lishi bilan neytral atomlarning Atom spektrlaridan farq qiladi. Atom spektrlaridagi spektral chiziqlar ma’lum qonuniyatlarga bo’ysunadi va sodda hollarda spektral seriyalar hosil qiladi. Har bir spektral seriya yuqori energetik sathlardan pastdagi yagona energetik sathga mumkin bo’lgan kvant o’tishlari natijasida yuzaga keladi. Vodorod atomidagi spektral seriyalar ayniqsa ajralib turadi

• 
  Yutilish Atom spektrlari uzluksiz spektrli yorug’lik atomar gazlar yoki bug’lardan o’tganda paydo bo’ladi. Atom spektrlari spektral asboblar yordamida kuzatiladi. Ionlarning Atom spektrlari katta chastotalar tomoniga surilgan bo’lishi bilan neytral atomlarning Atom spektrlaridan farq qiladi. Atom spektrlaridagi spektral chiziqlar ma’lum qonuniyatlarga bo’ysunadi va sodda hollarda spektral seriyalar hosil qiladi. Har bir spektral seriya yuqori energetik sathlardan pastdagi yagona energetik sathga mumkin bo’lgan kvant o’tishlari natijasida yuzaga keladi. Vodorod atomidagi spektral seriyalar ayniqsa ajralib turadi
  

 Atom spektrlaridagi spektral chiziqlar ma’lum qonuniyatlarga bo’ysunadi va sodda hollarda spektral seriyalar hosil qiladi. Har bir spektral seriya yuqori energetik sathlardan pastdagi yagona energetik sathga mumkin bo’lgan kvant o’tishlari natijasida yuzaga keladi. Vodorod atomidagi spektral seriyalar ayniqsa ajralib turadi. Vodorod atomida Layman,

• 
  Atom spektrlaridagi spektral chiziqlar ma’lum qonuniyatlarga bo’ysunadi va sodda hollarda spektral seriyalar hosil qiladi. Har bir spektral seriya yuqori energetik sathlardan pastdagi yagona energetik sathga mumkin bo’lgan kvant o’tishlari natijasida yuzaga keladi. Vodorod atomidagi spektral seriyalar ayniqsa ajralib turadi. Vodorod atomida Layman,
  

Balmer, Pashen, Breket, Pfund va Xamfri seriyalari aniqlangan. Bu seriyalardagi to’lqin sonlarini quyidagi formula yordamida topish mumkin: bunda R = 109677,58 sm»1 —Ridberg doimiysi, PK va p— kvant o’tishlari bo’layotgan energetik sathlarining bosh kvant sonlari. Layman, Balmer, Pashen, Breket, Pfund va Xamfri seriyalari uchun PK mos ravishda 1, 2, 3, 4, 5, 6 ga teng.

• 
  Balmer, Pashen, Breket, Pfund va Xamfri seriyalari aniqlangan. Bu seriyalardagi to’lqin sonlarini quyidagi formula yordamida topish mumkin: bunda R = 109677,58 sm»1 —Ridberg doimiysi, PK va p— kvant o’tishlari bo’layotgan energetik sathlarining bosh kvant sonlari. Layman, Balmer, Pashen, Breket, Pfund va Xamfri seriyalari uchun PK mos ravishda 1, 2, 3, 4, 5, 6 ga teng.
  Mozli qonuni.
  Ingliz fizigi G.Mozli (1887-1915) 1913-yilda turli elementlarning xarakteristik rentgen nurlari spektrini o'rganib, uni nomi bilan ataluvchi va quyidagi formula bilan ifodalanuvchi qonunni aniqladi:
   = R(z - )² (9) bunda
   - ma'lum bir xarakteristik rentgen nurining chastotasi,
  R-Ridberg doimiysi,  - ekranlash doimiysi, m = 1,2,3..., qiymatlarni, n esa n = m+1 qiymatlarni qabul qiladi.
  Mozli qonunining vodorod atomi spektral seriyalarni ifodalovchi Balmerning umumiy formulasi o'xshaydi.
  Ekranlash doimiysining ma'nosi shundan iboratki, u ichki qobiqdagi "bo'sh" o'ringa tashqi qobiqlardan kelayotgan elektronga yadroning Z e hamma zaryadi ta'sir etmay, elektronlarning ekranlash ta'siri tufayli kuchsizlangan (Z-). e zaryad ta'sir etishini ko'rsatadi. Masalan, K seriyaning K chiziqi uchun faqat bitta elektron ekranlovchi ta'sir ko'rsatgani uchun teng 1 bo'lib Mozli qonuni
   = R (z – 1) (10)
  ko'rinishda yoziladi.
  Mozli qonunning yana bir muhim tomoni shundan iboratki, u xarakteristik rentgen nuri chastotasi bilan elementning yadro zaryadi Z ni, ya'ni davriy sistemadagi o'rnini bog’laydi. Bundan elementning davriy sistemasidagi o'rnini aniqlashning yangi usuli kelib chiqadi. Shunday yo'l bilan sistemadagi elementlarning o'rniga aniqlik kritildi. Bu qonun yordamida argon bilan kaliy, kobalt bilan nikel o'rinlari almashtirildi.
  Endi rentgen nurlarini qo'llanilishiga to'xtalib o'taylik. Rentgen nurlari yordamida kristall moddalardagi atomlarning joylashishini, kristallarning sofligini va joylashish vaziyatini, qotishmalariga termik va plastik ishlov berganda, ularda bo'ladigan o'zgarishlarni, qotishmalar olishda texnologik jarayonlarni, qattiq jismlardagi va tirik organizmlarda nuqsonlarni va boshqa narsalarni tekshirish mumkin. Rentgen nurlarining ajoyib xususiyatilaridan biri shundaki, ular yorug’lik nurlari uchun shaffof bo'lmagan jismlardan o'ta oladi. Aniqrog’i, rentgen nurlarining bir qismi jismda yutiladi, qolgan qismi esa jismdan o'tib ketadi. Jismning zichligi, qalinligi qanchalik kam bo'lsa, u shuncha rentgen nurlarini kam yutadi. Demak, zichligi kamroq jismlar rentgen nurlari uchun shaffofroq hisoblanadi. Uning bu xususiyatidan meditsina, metallurgiya, mashinasozlik va t exnikaning boshqa sohalarida keng foydalaniladi.
  Jism ichidagi nuqsonlarni aniq-lash uchun ishlatiladigan qurilma sxemasi ko'rsatilgan. Agar jismdagi nuqsonni zichligi jismning boshqa sohalarining zichligidan kichikroq bo'lsa, rentgen nurlari bu nuqsondan o'tishda kamroq yutiladi, natijada ekranda uni shakli
  12- rasim yorug’roq bo'ladi. Aksincha, nuqsonni zichligi kattaroq bo'lsa, ekranda uning shakli xirraroq bo'ladi. Kerak bo'lgan hollarda ekran o'rniga fotoplastinka qo'yib, nuqsonni rasmini olish ham mumkin. Bayon qilgan bu usul rentgennodefektoskopiya deb ataladi.
  Zaryadi +Ze bo‘lgan yadroning Kulon maydonidagi energiyasi:
  . (11)
  Atomning biror qobig‘idagi elektronning energiyasini quyidagi­cha ifodalash mumkin:
  , (12)
  Bu formula vodorodsimon atomlar energetik sathlari energiyasini hisoblash formulasi kabi bo‘lib, bunda _nl – tuzatma kiritilgan. _nl – ekranlash doimiyligi deyiladi. _nl – yadro maydonini ichki elektronlar va boshqa elektronlar bilan ekranlashini hisobga oladi (_nln bir xil bo‘ladi. K-qobiqdagi elektronlarga asosan ikkinchi elektron ekranlovchi ta’sir ko‘rsatadi, bunday holda ekranlash doimiyligi ≡1 bo‘ladi. L-qobiqdagi elektronlar uchun esa ≡8. _nl ning aniq qiymatlari tajribalarda aniqlanadi va fizikaviy doimiyliklar jadvallarida keltirila­di. (11) formula vodorodsimon atom energiyasini topish formulasi­dan ishorasi bilan farq qiladi. (12) formulada ishora musbat, chunki elektroni yo‘qotilgan atom energiyasi musbat bo‘ladi.
  Rentgen nurlari kvantlarining energiyasi energiyaning saqlanish qonuniga asosan atomning boshlang‘ich va oxirgi holatlari energiya­lari farqiga teng:
  , (13)
  (13) formulada – atomning boshlang‘ich holati energiyasi, – atomning oxirgi holati energiyasi, A – sath energiyasi, eV, n – bosh kvant son,  – ekranlash doimiyligi.
  Ekranlash doimiyligi  ni energetik sathlar uchun emas, spektral chiziqlar uchun hisobga olish mumkin. U vaqtda (13) formulani quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin:
  . (14)
  Turli atomlar spektlaridagi bir xil spektral chiziqlar uchun  ning qiymati deyarli doimiy bo‘ladi. Masalan, 20 chizig‘i uchun  =1,13.
  (8.8) formuladan ko‘rinadiki, rentgen spektral chiziqlarining chastotasi (rentgen nurlari chastotasi) elementdan elementga o‘tishda amalda Z² ga proporsional ravishda ortadi. Bu qonuniyat 1913-yilda Mozli tomonidan tajriba orqali kashf etildi. Mozli turli elementlar xarakteristik rentgen spektral chiziqlarining chastotasini o‘rganib, rentgen nurlari chastotasidan chiqarilgan kvadrat ildiz elementining tartib raqami Z ga chiziqli bog‘lanishda ekanligini aniqladi, ya’ni
  , (15)
  (8.9) formulada  – xarakteristik rentgen nurlari chastotasi, _n – ekranlash doimiyligi, Z – antikatod (anod) yasalgan elementning tartib raqami, a – ayni seriya spektral chiziqlari uchun doimiy miqdor bo‘lib, quyidagicha aniqlanadi:
  , (16)
  bunda R – Ridberg doimiyligi, c – yorug‘likning vakuumdagi tezligi, m va n lar elektron orbitalarining tartib raqami.
  (13) formula Mozli qonunini ifodalaydi. Mozli qonuni Mendeleyevning elementlar davriy sistemasida elementlar tartib raqamini to‘g‘ri aniqlashda muhim o‘rin tutadi.
  Elementlar davriy tizimining turli qismlarida hali kashf etilmagan elementlarga tegishli ochiq qolgan joylar mavjud edi. Z=58 dan Z=71 gacha bo‘lgan oraliqdagi elementlarning to‘g‘ri joylashtirilganligi ishonchsiz edi. Chunki bu elementlarning kimyoviy xossalari bir-biridan juda kam farq qiladi. Ularning atom og‘irliklari ishonchli aniq emas edi, shuning uchun ularni tartib bo‘yicha joylashtirilganiga ishonish qiyin bo‘lgan. Mozli bu qiyinchiliklarni bartaraf qildi. Mozli vodorod (H) bilan uran (U) orasida tartib raqamlari har xil bo‘lgan 92 xil atom mavjud bo‘lishini ko‘rsatib, hali kashf etilmagan element­larning sonini aniq aytib berdi. Mozli birinchi bo‘lib elementlarning fizika-kimyoviy xossalarini atom og‘irligi emas, balki elementning tartib raqami (yadro zaryadi) belgilashini ko‘rsatdi. Bu xulosa izotoplarning kashf etilishi bilan yanada tasdiqlanadi.