Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Atom - Atommodeller - Atomernas elektronsystem
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
33
Atom
34
energi fördelas enl. kvantumvillkor. Ett
godtyckligt tillstånd av a. kan därför karakteriseras
genom 3 kvantumtal, huvudkvantumtalet,
n, som reglerar elektronernas banenergi, b
i-kvantumtalet el. azimutala
kvantum t a 1 e t, /, som fastlägger de möjliga
värdena av elektronbanans vridimpuls, samt
rotations- el. spinkvantumtalet, s, som
är normgivande för elektronens egenrotation el.
spin och som i mots. till de båda andra
kvantumtalen alltid har ett och samma värde, näml, för
varje elektron värdet Va. Huvudkvantumtalet n
är ej underkastat några restriktioner, utan för n
äro alla positiva heltalsvärden möjliga.
Bikvan-tumtalet / kan anta alla heltalsvärden mindre
än n, inkl. o. Allteftersom l = o, i, 2,... (n—i),
talar man om en resp, s-, p-, d-, f-, ... elektron
och anknyter därmed till äldre spektroskopiska
beteckningar. Svarande mot elektronbanans
vridimpuls, kan varje elektron i a. tillordnas två
vektorer, l och j, och enl. vektormodellen
bestämmes elektronens totala impuls j genom addition
av dessa båda vektorer. Vektorn j är också
underkastad kvantumvillkor och karakteriseras av
kvantumtalet j, inre kvantumtalet.
Sammansättningen av de båda vektorerna l och j kan
ske på olika sätt, dels så, att j = l-\- s, dels så,
att j — l — x. Fysikaliskt sett ha vi att tänka
oss en koppling mellan elektronens banrörelse och
dess spinrörelse, beroende därpå, att elektronen
genom sin banrörelse alstrar ett magnetfält i
vektorns l riktning, d. v. s. vinkelrätt mot
ban-planet. Spinelektronen, som på gr. av sin rotation
får tänkas som en liten magnet, kommer då att
tvingas utföra en precessionsrörelse kring
fältriktningen, d. v. s. j utför en precessionsrörelse
kring l. Eftersom totala impulsvektorn får
tän-kas fix, måste såväl j som l utföra en
precessionsrörelse kring j med samma hastighet.
Äro två el. flera elektroner för handen i a.,
bestämmes a :s totala vridimpuls genom addition av
vektorerna för de enskilda elektronerna, varvid
även resultanten till alla elektronbanornas
vridimpulser och till alla elektronernas
rotations-impulser samt den resulterande totalimpulsen
måste antagas vara underkastade kvantumvillkor.
Man tillordnar resultanten av elektronbanornas
vridimpulser kvantumtalet L, som kan anta alla
heltalsvärden mindre än n, inkl. o.
Allteftersom L = o, i, 2, 3, ..., betecknas de motsv.
a.-tillstånden symboliskt med S, P, D, F, ... Den
resulterande rotationsimpulsen bestämmes av
kvantumtalet S, som alltid är en multipel av V2.
Den totala impulsen regleras av kvantumtalet J,
inre kvantumtalet, som också är en halvtalig
multipel och som kan anta de 2S -j-1 värdena
ZL —S, L -|- S — 1,... L — S. Antalet 7-värden
anger a.-tillståndets multiplicitet.
Då genom vågmekaniken den äldre teoriens
föreställningar om elektronerna ss. i rum och tid
väldefinierade kroppar, vilka i varje ögonblick
NF II — 2
ha bestämd hastighet och bestämt läge och röra
sig på bestämda banor, övergivits, tänker man
sig i stället den mot elektronen svarande
vågrörelsen framställd av en funktion, existerande i
hela rymden men antagande ytterst små värden
överallt utom inom en mer el. mindre skarpt
avgränsad zon kring kärnan. En dylik zon
svarar mot en elektronbana i den äldre teorien.
Elektronens laddning tänkes kontinuerligt
fördelad över hela zonen, och det är således icke
möjligt att tillskriva elektronerna något bestämt
läge. I vissa fall kan det vara fördelaktigt att
fasthålla vid den äldre föreställningen om
elektronen. Den ovannämnda vågfunktionen utgör då
endast ett mått på sannolikheten att finna
elektronen inom ett givet område. Vi möta här en
dualism, karakteristisk för den moderna
kvantumteorien, vilken för att åskådliggöra de fysikaliska
fenomenen alternativt begagnar sig av
vågföreställningen el. av föreställningen om korpuskler.
Atomernas elektronsystem. Den ingående
kännedom vi nu äga om a:s elektronhöljen har
väsentligen nåtts genom studiet av a:s spektra.
Spektroskopien leder sitt ursprung till 1600-talet,
men det var först i slutet av 1880-talet, som de
spektroskopiska metoderna och instrumenten
nådde en sådan grad av fullkomning, att ett mera
ingående studium av ämnenas spektra blev
möjligt. Småningom sammanbragtes ett omfattande
material av våglängdsmätningar för de olika
grundämnenas spektrallinjer, och man började
söka efter lagbundenheter i linjespektra, som kunde
göra det samlade materialet fruktbärande. Den
första lagbundenheten fann J. J. Balmer i vätets
spektrum. H. Kayser och K. Runge men framför
allt J. R. Rydberg lyckades i en mängd spektra
finna serier av linjer, vilkas våglängder
kvantitativt kunde beskrivas genom formler. Den
formel Rydberg föreslog blev fundamental för
spektroskopiens och a.-teoriens utveckling.
Rydberg visade näml., att reciproka värdet av
våglängden för en spektrallinje alltid kunde
framställas som differensen mellan två uttryck, som han
gav namnet spektraltermer. Av den stora
mängden spektrallinjer kan man härleda ett
enklare och mera översiktligt termsystem,
karakteristiskt för varje ämne. Att uppkomsten av en
spektrallinje kunde sättas i samband med
övergångar mellan två a.-tillstånd, framgick redan av
Rydbergs arbeten. Genom Bohrs teori blev det
uppenbart, att mot a:s termsystem svarar det för
a. karakteristiska energinivåsystemet. En
överskådlig föreställning om de energetiska
förhållandena i en a. får man genom att rita upp ett s. k.
energinivådiagram. Fig. 3 visar ett sådant
energi-nivådiagram för väte. Den understa nivån, som
representerar a:s normala tillstånd,
grundtillståndet, karakteriseras av huvudkvantumtalet
n = 1. De högre nivåerna, som svara mot
exci-terade a.-tillstånd, ha i ordning n = 2, 3, 4, ...
Avståndet mellan nivåerna minskas, då n växer.
Den gränsnivå, som svarar mot n = 00, utgör den
joniserade ars energitillstånd. De mellan
nivåerna dragna linjerna representera spektrallinjerna;
deras tjocklek anger övergångens intensitet. Sif-
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
