Основно съдържание
Химична библиотека
Курс: Химична библиотека > Раздел 7
Урок 2: Моделът на Бор и водородния атом- Светлина: Електромагнитни вълни, електромагнитен спектър и фотони
- Въведение в светлината
- Спектроскопия: Взаимодействие на светлината и материята
- Фотоелектричен ефект
- Фотоелектричен ефект
- Модел на Бор за строежа на водородния атом
- Радиус на Бор (извеждане с помощта на физиката)
- Изчисляване на радиуса съгласно атомния модел на Бор
- Енергийни нива съгласно атомния модел на Бор (извеждане с помощта на физиката)
- Енергитичните нива според модела на Бор
- Емисия и абсорбция
- Емисионен спектър на водородния атом
© 2023 Khan AcademyУсловия за ползванеДекларация за поверителностПолитика за Бисквитки
Емисия и абсорбция
С помощта на схема на електронните обвивки се прави връзка между абсорбция и емисия. Извеждане на връзката между излъчване на фотон и енергийните нива, уравнение на Балмер-Ридберг. Създадено от Джей.
Искаш ли да се присъединиш към разговора?
Все още няма публикации.
Видео транскрипция
Говорихме за модела на Бор
за водородния атом и знаем, че водородният атом има
един положителен заряд в ядрото си. Това е положително зареденото
ядро на водородния атом. Има и един отрицателно
зареден електрон. Според модела на Бор отрицателно зареденият електрон
обикаля в орбита около ядрото на определено разстояние. Тук поставих отрицателно
заредения електрон на разстояние r1, така че този електрон е в най-ниското
енергетично ниво, основното състояние. Това е първото енергетично
ниво, е1. В предишното видео видяхме, че ако приложиш
правилното количество енергия, можеш да преместиш този електрон
на по-горна позиция. Електронът може да се премести
към по-високо енергетично ниво. Ако добавим точното
количество енергия, този електрон може да се придвижи
до по-високо енергетично ниво. Сега този електрон
е на разстояние от r3, така че тук говорим
за трето енергетично ниво. Това е процесът на абсорбция. Електронът абсорбира
(поглъща) енергия и преминава към по-високо
енергетично ниво. Но това е само временно, електронът няма да остане
завинаги там. Евентуално ще се върне обратно
в основното състояние. Нека поставим това
на диаграмата вдясно. Тук е нашият електрон, той е
на трето енергетично ниво. Евентуално ще падне обратно
в основното състояние, първо енергетично ниво. Тук електронът ни се връща към първо енергетично ниво. Когато направи това, той
ще отдели един фотон. Ще излъчи светлина. Когато електронът падне от
по-високо енергетично ниво до по-ниско енергетично ниво,
той излъчва светлина. Това е процесът на излъчване
(емисия). Мога да представя
този фотон тук. Така обикновено го виждаш
в учебниците. Излъчваме един фотон, който ще има определена
дължина на вълната. Ламбда е символът за
дължина на вълната. Трябва да намерим как да свържем ламбда
с тези различни енергетични нива. Енергията на излъчения фотон
е равна на разликата в енергията между
тези две енергетични нива. Имаме енергията в третото енергетично
ниво и в първото енергетично ниво. Разликата между тези... Енергията на третото
енергетично ниво минус енергията на
първото енергетично ниво. Това е равно на
енергията на фотона. Това е равно на енергията
на този фотон ето тук. Знаем, че енергията на
един фотон е равна на hv. Нека запиша това ето тук. Енергията на един фотон
е равна на hv. h е константата на Планк. v е честотата. Искаме да помислим за
дължината на вълната. Трябва да свържем честотата
с дължината на вълната. Уравнението, което прави това,
е разбира се с = ламбда v. с е скоростта на светлината,
ламбда е дължината на вълната, а v е честотата. Ако намерим честотата,
тя ще е равна на скоростта на светлината,
разделена на ламбда. После ще вземем всичко това и ще го заместим ето тук. Получаваме, че енергията
на един фотон е равна на константата на Планк, h –
ще запиша това ето тук – по честотата, и честотата
е равна на с върху ламбда. Сега имаме – енергията на фотона е равна на hc върху ламбда. Вместо да използваме Е3 и Е1, нека помислим
за произволно високо енергетично ниво. Нека засега наречем това Ej. Това е просто по-високо
енергетично ниво Ej. Електронът пада надолу към
по-ниско енергетично ниво, което ще наречем Ei. Вместо да използваме Е3 и Е1,
нека обобщим нещата и да използваме Ej и Ei. Нека поставим това тук. Енергията на фотона ще е равна на по-високото енергетично ниво, Ej, минус по-ниското енергетично ниво,
което е Ei. Сега имаме това уравнение и нека го подчертая ето тук. Имаме hc върху ламбда
е равно на Ej - Ei. Ще освободя малко повече място и да видим дали можем да решим
това малко по-добре. Нека запиша това. Имаме: hc върху ламбда
е равно на енергията на по-високото
енергетично ниво минус енергията на по-ниското
енергетично ниво. В едно предишно видео
ти показах как можеш да изчислиш енергията
при всяко енергетично ниво. Намерихме това уравнение. Енергията при всяко
енергетично ниво, n, е равна на Е1 делено на n^2. Ако искаме да знаем енергията,
когато n = j, това просто ще е Е1/j^2. Можем да вземем това
и да го заместим тук. Ако исках да знам енергията за
по-ниското енергетично ниво, която беше Ei, това е равно на Е1/i^2. Мога да взема всичко това
и да го поставя тук. Отново ще освободя
малко повече място. Нека запишем това,
което имаме дотук. Имаме hc върху ламбда
е равно на – Ej беше Е1/j^2 и Еi
беше Е1/i^2. Можем да изнесем Е1 вдясно. Имаме hc върху ламбда
е равно на Е1 и това ще ни даде 1/j^2 - 1/i^2. Ще разделя двете страни на hc. Вляво ще имаме 1 върху
дължината на вълната и това е равно на Е1
делено на hc, по (1/j^2 - 1/i^2) Отново, в едно предишно видео
изчислихме на колко е равно Е1. 1/ламбда е равно на – Е1 беше
-2,17*10^(-18) джаула. Отново, можеш да видиш това
изчисление в едно предишно видео. Отне ни известно време,
за да стигнем до там. Ще разделим на hc и това е
просто 1/j^2 - 1/i^2. Нека разгледаме малко по-внимателно
какво имаме тук. Ще помисля какво имаме тук, като засега
не ме интересува отрицателния знак. Всичко това е равно
на константа. h е константата на Планк и
с е скоростта на светлината, така че имаме всички тези
константи тук. Можем да преобразуваме
всички тези просто като R. И ще преобразувам
това като R, така че това ще е равно на
1/ламбда е равно на -R(1/j^2 - 1/i^2). R се нарича
константа на Ридберг и да видим дали можем
да я намерим. Ето тук R ще е равно
на 2,17*10^(-18) върху h – константата на Планк,
която е 6,626*10^(-34) – а после с е скоростта на
светлината. Можем да използваме 2,9979*10^8 метра в секунда
за скоростта на светлината. Ако направиш всички
тези изчисления, аз няма да навлизам в тях,
за да спестя време, но ако ти направиш
всички изчисления, тогава ще получиш
1,09*10^7 и това е 1/метра. Мисля, че може – възможно е тук
да съм имал грешка при закръглянето, понеже ако използваш 2,18
получаваш по-добро число – 1,097*10^7, което е константата на Ридберг. Отново, просто опитвам
да ти покажа идеята зад константата на Ридберг тук. Получаваме тази стойност
за константата на Ридберг. И можеш да поставиш това за R,
ако трябва, и ще направим това
в следващото видео. Можеш да спреш дотук. Успя да свържеш дължината на
вълната с различните енергетични нива. Или можеш да отидеш
малко по-надалеч – нека отидем малко по-надалеч. 1/ламбда е равно на -R. Ако изнесем -1, това ще ни даде 1/i^2 - 1/j^2. Сега имаме два отрицателни знака – тези два отрицателни знака,
които ни дават положителен знак. Това сега е равно на
1/ламбда, 1 върху дължината на вълната е равно
на +R, константата на Ридберг, по 1/i^2 - 1/j^2. Помни какво представляват i и j. i представлява по-ниското
енергетично ниво, а j представлява по-високото
енергетично ниво. Това е изключително полезно
уравнение, като обикновено ще видиш да го наричат
формула на Балмер-Ридберг. Намерихме това уравнение като използвахме
предположенията на модела на Бор и тази формула
е изключително полезна, понеже обяснява целия спектър
на излъчване на водорода. Ето затова отново се занимаваме
с модела на Бор. Получихме тази формула
и в следващото видео ще видим как тя обяснява
емисионния спектъра на водорода. Помисли за ламбда или
дължината на вълната, когато светлината бива излъчена, когато електронът пада обратно
към по-ниско енергетично състояние.