Атомски енергетски нивои
Везани електрон у атому може имати само одређене енергије. Спектрална линија настаје када атом пређе између дозвољених стања и размени фотон чија енергија одговара разлици нивоа.
Основна идеја и дефиниција
Везани атом има дискретна стационарна енергетска стања. Хоризонталне линије на дијаграму нису путање електрона. Основно стање је најнижа дозвољена енергија, а виша везана стања су побуђена.
Везани нивои су дискретни
Ово је последица модела, а не издвојено правило за памћење. Величине треба написати експлицитно и проверити јединице и физички гранични случај.
Водоник: Eₙ = −13,6 eV/n²
Смисао је најјаснији када се симболичка релација повеже са електронском или нуклеарном структуром која се заиста мења. Тренд без механизма лако води погрешном закључку.
Механизам и квантитативни модел
При прелазу наниже атом може емитовати фотон Eγ=|ΔE|=hν=hc/λ. При апсорпцији фотон мора одговарати дозвољеној разлици енергија, па су спектралне линије карактеристичне за атом.
Основно и побуђена стања
Ова веза је добра провера доследности: резултат мора поштовати законе очувања, дозвољена квантна стања и прави ред величине.
Водониколики јони скалирају са Z²
Просечни модел може добро описати тренд иако није директно мерење једне локалне величине. То је важно у вишеелектронском систему.
Шта показују мерења и прорачуни
За водоник важи Eₙ=−13,6 eV/n² у једноелектронском моделу; за водониколики јон скала је приближно Z². Нула енергије се бира на граници јонизације, па негативна вредност означава везано стање.
ΔE = hν = hc/λ
Поред идеалног модела треба знати шта мења експеримент: побуђена стања, окружење, ефикасност детектора или више-честични ефекти.
Ограничења и везе
У вишеелектронским атомима електронско одбијање, засенчење и спин–орбитална интеракција цепају и померају нивое. Сам број n зато није довољан да одреди енергију.
Емисија и апсорпција су супротни прелази
Смисао је најјаснији када се симболичка релација повеже са електронском или нуклеарном структуром која се заиста мења. Тренд без механизма лако води погрешном закључку.
Решени примери
Задатак 1
ΔE=1,89 eV. Израчунај λ са hc≈1240 eV·nm.
Решење
λ=1240/1,89≈656 nm.
Задатак 2
За H су E₂=−3,40 eV и E₄=−0,85 eV. Израчунај |ΔE| за 4→2.
Решење
|ΔE|=2,55 eV; фотон емисије има ту енергију.
Задатак 3
Израчунај E₁ за водониколики He⁺ са Z=2.
Решење
E₁=−13,6·Z²=−54,4 eV.
Везани атом има дискретна стационарна енергетска стања. Хоризонталне линије на дијаграму нису путање електрона. Основно стање је најнижа дозвољена енергија, а виша везана стања су побуђена. При прелазу наниже атом може емитовати фотон Eγ=|ΔE|=hν=hc/λ. При апсорпцији фотон мора одговарати дозвољеној разлици енергија, па су спектралне линије карактеристичне за атом. За водоник важи Eₙ=−13,6 eV/n² у једноелектронском моделу; за водониколики јон скала је приближно Z². Нула енергије се бира на граници јонизације, па негативна вредност означава везано стање. У вишеелектронским атомима електронско одбијање, засенчење и спин–орбитална интеракција цепају и померају нивое. Сам број n зато није довољан да одреди енергију.