конфликтология. Естествознание Ответы. 1. Почему первоначально для атома водорода открыли именно спектры в видимой области (1885 г и ранее) У водорода есть линии и в других областях ультрафиолетовой, инфракрасной и т д
 Скачать 16.01 Kb.
|
|
1.Почему первоначально для атома водорода открыли именно спектры в видимой области (1885 г. и ранее)? У водорода есть линии и в других областях — ультрафиолетовой, инфракрасной и т.д. Закономерности, которым подчиняются величины длин волн спектра, хорошо изучили и получили эмпирическую формулу Ридберга (1890 г R=3.29*1015 Гц — постоянная Ридберга, ν - частота перехода. Однако полноценной теоретической базы для объяснения самой природы появления спекторов на тот момент не было. А постулаты Н. Бора (1911 г.) дали объяснение ТОЛЬКО для атома водорода. Первоначально спектры были исследованы в видимой области из-за того, что это было технически проще, чем исследование спектров в ультрафиолетовой или инфракрасной области. К тому же, линии воздушного транспорта были хорошо видны в спектральных приборах того времени и могли быть легко замерены. Когда была получена эмпирическая формула Ридберга, она привела к установлению ограничений, которые охватывают наличие волн волнения, но не дала теоретических основ для объяснения спектров. Первую теоретическую модель, объясняющую спектры атомов, разработанную Нильсом Бором в 1911 году. Его исходы привели к возникновению и энергетике атомной энергетики и его спектрам. Однако эта модель была применима только к атомному излучению и не могла быть применена к другим атомам. Необходимо было разработать новые теоретические модели, которые могли бы объяснить спектры других элементов. Этот процесс занял много лет и количественной разработки квантовой механики в 1920-х годах. 2. Вспомним еще в школе принятые обозначения квантовых чисел l: l=0 (s — обозначено розовым цветом), l=1 (p - оранжевым), l=2 (d - голубым), l=3 (f - зеленым)). Сейчас можно увидеть некоторое сходство с обозначениями в Периодической Таблице (Рисунок 3). Современная Периодическая Система практически целиком сохранила в себе черты самых первых вариантов Таблицы, составленных Д.И. Менделеевым в 1869 году и позднее. Ответьте на вопросы: А) В чем заключается указанное сходство? Б) С чем оно может быть связано, по вашему мнению? Помните, что Дмитрий Иванович жил в эпоху, когда квантовая механика еще не существовала (1834-1907). В) В чем уникальность этого сходства? Можно ли его считать простым совпадением? А) Сходство закономерно в том, что обозначения квантовых чисел l (s, p, d, f) определяют расположение элементов в Периодической таблице. Например, элементы с квантовым числом l=0 (s) занимают место в первой группе Периодической таблицы, элементы с l=1 (p) - во втором и большем числе групп, элементы с l=2 (d) - в четвертой, пятой, шестой и седьмой группы, элементы с l=3 (f) - в редких элементах. Б). Возможные, часто используемые обозначения s, p, d, f в качестве мнемонического устройства для запоминания квантовых чисел и их связи с электронной конфигурацией атомов. В) Уникальность этого сходства определяется в том, что определения для квантовых чисел и расположение элементов в периодических таблицах имеют глубокую связь, хотя и вводятся в разные периоды времени независимо друг от друга. Сходство может рассматриваться как не случайное совпадение, но скорее как поиск того, как различные открытия включаются в рамки более общей научной теории или исследования 3. Осциллятор — модель описания системы, характеристики которой периодически изменяются со временем. Для описания колебаний в молекуле часто используют модель гармонического осциллятора. Посмотрите видео-фрагмент, демонстрирующий гармонические колебания молекулы воды, полученные для простейшего расчета методом функционала плотности (https://youtu.be/GgCDqhGPqA0). У воды существует три фундаментальных колебания: одно деформационное (по валентному углу) и два валентных (симметричное и ассиметричное). А) Зарисуйте и подпишите фундаментальные колебания молекулы воды с указанием значений частот в обратных сантиметрах. Сравните с экспериментальными данными (Рисунок 5). Б) Сравните визуализацию молекул в заданиях 8 и 15. Какая (или какие) модель(модели) использовалась(ись) в этих случаях для трехмерного проектирования молекул? А) Фундаментальные ожидаемые молекулы воды можно обозначить следующим образом: Деформационное колебание (по валентному углу): 1595 см^-1 Симметричное валентное колебание: 3657 см^-1 Ассиметричное валентное колебание: 3756 см^-1 Сравнение с экспериментальными данными показывает, что расчеты по моделям гармонического осциллятора достаточно точно описывают основные характеристики молекул воды. Б) В задании использовалась 8 моделей шариков и палочек для трехмерного проектирования молекулы этилового спирта. В задании 15 использовалась модель "плоская формула" (2D) и модель шариков и палочек для трехмерного проектирования молекулы диоксида углерода. |