Moseleyho zákon

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 24. prosince 2021; ověření vyžaduje 1 úpravu .

Moseleyho zákon je zákon, který dává do souvislosti frekvenci spektrálních čar charakteristického rentgenového záření atomu chemického prvku s jeho pořadovým číslem. Experimentálně založil anglický fyzik Henry Moseley v roce 1913 .

Znění Moseleyho zákona

Podle Moseleyho zákona je druhá odmocnina frekvence spektrální čáry charakteristického záření prvku lineární funkcí jeho sériového čísla : $\nu$ $Z$ ${\displaystyle {\sqrt {\frac {\nu }{c\cdot R_{\infty ))))=(Z-\sigma ){\sqrt ({\frac {1}{n_{1}^{2 ))}-{\frac {1}{n_{2}^{2)))))))$

kde c je rychlost světla, je Rydbergova konstanta , je konstanta stínění ${\displaystyle R_{\infty ))$ $\sigma$ , je hlavní kvantové číslo vnitřního orbitalu, na který se přenese elektron a iniciuje emisi příslušné čáry, je hlavní kvantové číslo vnějšího orbitalu, ze kterého se přechod provádí ( = 1, 2, 3 ... = , , ). Na Moseleyově diagramu je závislost na řadě přímek (řada K-, L-, M- atd. odpovídající hodnotám \u003d 1, 2, 3, ...). $n_{1}$ $n_{2}$ $n_{1}$ $n_{2}$ $n_{1}+1$ $n_{1}+2$ $n_{1}+3$ $Z$ $n_{1}$

Moseleyho zákon byl nevyvratitelným důkazem správnosti umístění prvků v periodické soustavě prvků D. I. Mendělejeva a přispěl k objasnění fyzikálního významu . $Z$

V souladu s Moseleyovým zákonem nevykazují rentgenová charakteristická spektra periodické vzory vlastní optickým spektrům . To naznačuje, že vnitřní elektronové obaly atomů všech prvků , které se objevují v charakteristických rentgenových spektrech , mají podobnou strukturu.

Pozdější experimenty odhalily určité odchylky od lineární závislosti pro přechodné skupiny prvků, spojené se změnou pořadí plnění vnějších elektronových obalů, jakož i pro těžké atomy, které se objevují v důsledku relativistických efektů (podmíněně vysvětleno tzv. skutečnost, že rychlosti vnitřních elektronů jsou srovnatelné s rychlostí světla).

V závislosti na řadě faktorů - na počtu nukleonů v jádře atomu ( izotopový posun ), stavu vnějších elektronových obalů ( chemický posun ) atd. - se poloha spektrálních čar na Moseleyově diagramu může měnit poněkud. Studium těchto posunů umožňuje získat podrobné informace o atomu .

Historie

V pracích publikovaných v letech 1913-1914 Henry Moseley formuloval závislost frekvence charakteristických čar chemických prvků takto [2] [1] :

\nu =A\cdot \left(Zb\right)^{2}

kde:

\nu

je frekvence pozorované charakteristické čáry

A

a jsou konstanty v závislosti na typu čáry ( K , L atd.)

b\

$A=\left({\frac {1}{1^{2}}}-{\frac {1}{2^{2}}}\right)\cdot \nu _{0}$ u = 1 pro čáry, u = 7,4 pro čáry ( je Rydbergova frekvence, je rychlost světla , je Rydbergova konstanta ). $b$ ${\displaystyle K_{\alpha ))$ $A=\left({\frac {1}{2^{2}}}-{\frac {1}{3^{2}}}\right)\cdot \nu _{0}$ $b$ ${\displaystyle L_{\alpha ))$ ${\displaystyle \nu _{0}=c\cdot R_{\infty ))$ $C$ ${\displaystyle R_{\infty ))$

V současnosti lze v obecnější podobě vyjádřit Moseleyův zákon následujícím vzorcem:

\nu ={\frac {c}{\lambda }}=\nu _{\mathrm {R} }\,Z_{\text{eff}}^{2}\,\left({\frac {1}{n_{1}^{2}}}-{\frac {1}{n_{2}^{2}}}\right).

kde:

$C$ - rychlost světla
$\nu _{\mathrm {R} }=\nu _{0}\,{\frac {1}{1+{\frac {m_{e}}{M))))$ je opravená Rydbergova frekvence
- ${\displaystyle \nu _{0}=c\cdot R_{\infty ))$ je Rydbergova frekvence
- ${\displaystyle R_{\infty ))$ je Rydbergova konstanta
- $m_{e}$ je hmotnost elektronu
- $M$ je hmotnost jádra
$Z_{\text{eff}}=Z-\sigma$ je účinný jaderný náboj. Použití této veličiny odlišuje Moseleyho zákon od Rydbergova vzorce
- $Z$ - číslo poplatku
- $\sigma$ je konstanta, která popisuje stíněnínáboje jádra elektrony umístěnými mezi jádrem a dotyčným elektronem
$n_{1}$ , jsou hlavní kvantová čísla kvantového stavu (n 1 je vnitřní obal $n_{2}$ , n 2 - externí).

Když elektron přejde z druhé slupky (slupka L) do první slupky (slupka K) (přechod ), použije se také odpovídající vlnové číslo : ${\displaystyle K_{\alpha ))$ $\sigma \approx 1$

{\begin{aligned}\nu _{K_{\alpha }}=c\,{\tilde {\nu }}&=\nu _{\mathrm {R} }\,(Z-1) ^{2}\,\left({\frac {1}{1^{2}}}-{\frac {1}{2^{2}}}\right)\\&=\nu _{\ mathrm {R} }\,(Z-1)^{2}\,\left({\frac {3}{4}}\right).\end{aligned}}

Vnější schránka		Vnitřní skořepina			Přechod	Screening konstantní
$n_{2}$	...-skořápka	$n_{1}$	...-skořápka	${\displaystyle n_{2}-n_{1))$	Přechod	$\sigma \approx$
2	L	jeden	K	jeden	${\displaystyle K_{\alpha ))$	1,0
3	M	2	L	jeden	${\displaystyle L_{\alpha ))$	7.4
3	M	jeden	K	2	${\displaystyle K_{\beta ))$	1.8

Poznámky

↑ 1 2 Moseley, Henry GJ Vysokofrekvenční spektra prvků. Část II (anglicky) // Philosophical Magazine : journal. - 1914. - Sv. 27 . - str. 703-713 .
↑ Moseley, Henry GJ; Smithsonovské knihovny. Vysokofrekvenční spektra prvků // The London, Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science : journal. - London-Edinburgh: London : Taylor & Francis, 1913. - Sv. 26 . - S. 1024-1034 .

Slovníky a encyklopedie	Britannica (online)