Page 569 - Основы_химии

С П Е К Т Р А Л Ь Н Ы Й А Н А Л И З . 563

Нужно заметить, что для водорода вопрос об орбитах решается легко,
так как легко математически исследовать движение одного электрона около
ядра: опо такое же, как движение земли около солнца. Для нормального
атома гелия — ядро и 2 электрона — математическое иссследование дви­
жения уже невозможно, это знаменитая, до конца не разрешимая «задача
о трех телах». Разумеется, для более сложных атомов дело еще более
безнадежно.
Однако если гелий ионизирован (Не ), то остается только один
+
электрон. Задача опять до конца разрешима, как и для водородного атома,
с той лишь разницей, что теперь нужно положить заряд ядра Е=2е
в формуле для и следовательно оставшийся электрон должен давать
серии спектральных линий ѵ = 4/? у \ \ ) .

Возьмем серию v = 4 Ä = ^ p - — ~j, « = 5,6. . .
Разделив числитель и знаменатель на 4, ее можно написать в таком
виде: V = Ä ( ^ — ^ ) , м = 2,5;3; 3,5; 4. . .
Отсюда ясно, что линии должны совпадать через одну с линиями Баль-
меровой серии водорода v = -^("^ ^s)> Д е « получает значение 3, 4, 5 . . .
__
г
Уже давно Пиккерииг нашел эту серию в звездных спектрах, но ее приписали
водороду в виду точных целочисленных соотношений, и только теория Бора
заставила искать и н а й т и как эту, так и другие серии у Не в земных источ­
никах, в гейслеровых трубках с гелием. Мало того, совпадение оказалось
неточным. Для n = 3, H дает линию 6562,80 А, а Не + немного отличаю­
щуюся линию 6560,13. Здесь начинают оказывать влияние массы ядра, кото­
рая у Не в 4 раза больше, чем у Н. Как земля обращается не около солнца, а
около точки, представляющей центр тяжести всей солнечной системы, так и
здесь центром вращения является центр тяжести электрона и ядра. Отсюда
возникает очень малая теоретическая поправка, которая однако дает возмож­
ность, зная разность длин волн линий для H и Не , вычислить атомный
+
вес Не из чисто спектральных данных с такой же почти точностью, какую
дают и другие измерения.
Спектр Н е , как видно на рис. 3 (внизу), очень похож на спектр Н,
+
но сдвинут соответственно множителю 4 в сторону малых длин волн.
На чертеже заштрихованы места, где находятся отдельные серии.
У водорода средняя штриховка соответствует серии Бальмера, а следую­
щая серия налево выходит в инфракрасную область.
У Н е + из инфракрасной области выдвинулись еще две частично пере­
крывающиеся серии, из них левая и есть серия Пиккеринга.
Для других атомов основные гипотезы Бора остаются без изменения,
но, как указано выше, для нейтрального Не и подавно для всех других
атомов нельзя вычислить орбит и длин волн спектральных линий. Однако
и здесь теория Бора дает очень много. Мы видели, что постоянная Рид-
берга одинакова для всех атомов и такова же, как и для Н, следова­
тельно нельзя положить, как выше, что Е—і\е и iH 1=N H, а нужно
2
сохранить ß t = R. Это значит, что заряд Е ядра равен заряду е одного
электрона. Но так как с несомненностью известно, что заряд ядра = Л'е,
то следовательно Е означает в этом случае не заряд ядра, а тот общий
заряд, под действием которого движется один внешний электрон. Все
остальные электроны находятся ближе к ядру, чем перескакивающий
с орбиты на орбиту, и потому нейтрализуют действие всех зарядоЕ ядра,
кроме одного.