Rydberg Formel für Wasserstoff

Mir wurde gesagt, dass, wenn ein Wasserstoffatom elektromagnetischer Strahlung einer bestimmten Wellenlänge ausgesetzt wird λ so dass Rydbergs Formel

1 λ = R ( 1 N 1 2 − 1 N 2 2 )

gilt für zwei ganze Zahlen N 1 Und N 2 , dann würde das Elektron im Wasserstoffatom vom Niveau gehen N 1 zu nivellieren N 2 .

  1. Wenn dies zutrifft, was würde passieren, wenn ein Festwert gegeben wäre λ und ein anfängliches Energieniveau N 1 , N 2 stellt sich heraus, keine ganze Zahl zu sein?

  2. Ich habe gelesen, dass diese Gleichung eigentlich nicht das beschreibt, was ich oben geschrieben habe, sondern den gegenteiligen Prozess. Nämlich dann, wenn das Elektron des Wasserstoffatoms bereits angeregt und auf einem Energieniveau ist N 2 , dann, wenn es auf ein niedrigeres Niveau zurückgeht N 1 ein Photon der Wellenlänge λ wird emittiert. Sind beide Prozesse (Elektron ausgehend von N 1 Zu N 2 und umgekehrt) beschrieben durch diese Gleichung oder nur eine von ihnen?

  3. Ich habe Probleme, dieses ganze Level-Ding hinzubekommen. Ich meine, ein Wasserstoffatom hat nur eine Umlaufbahn, wie könnte also sein einziges Elektron von einer Umlaufbahn zur anderen wechseln, wenn es nur eines davon gibt?

Das Wasserstoffatom hat keine Bahnen. Es hat Orbitale und es gibt unendlich viele davon. In welchem ​​Orbital sich das Elektron "befindet" hängt vom Anregungszustand des Atoms ab. Man kann Atome auf diesen Energieniveaus auf und ab "bewegen", obwohl Wasserstoff kein sehr gutes System für Absorptionsspektroskopie dieser Art ist. Zunächst einmal kommt es nicht als atomarer Wasserstoff als molekular vor H 2 , zweitens liegt die erste Reihe von Anregungsenergien im ultravioletten Bereich, was experimentell schwieriger ist als Messungen im optischen und nahen IR.

Antworten (1)

  1. Ein solcher Übergang kann nicht stattfinden, weil N 1 Und N 2 müssen ganze Zahlen sein, da es keinen Zustand mit nicht ganzzahliger primärer Quantenzahl gibt. Das Wasserstoffatom emittiert also kein Photon mit einer Wellenlänge, die die Rydberg-Formel nicht erfüllt.
  2. Diese Formel erklärt sowohl Emission als auch Absorption. Das Emissionsspektrum und das Absorptionsspektrum desselben Atoms haben dieselbe Linie, da der Emissionsprozess nur der umgekehrte Prozess des Absorptionsprozesses ist.
  3. Die Wahl im Wasserstoff kann im 1s-Orbital oder im 2s-Orbital usw. erfolgen. Das Elektron existiert zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem Orbital, aber es kann Übergänge geben. Das bedeutet nicht, dass Wasserstoff nur ein Orbital hat.
Im Falle der Absorption absorbiert das Wasserstoffatom nur elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlänge die Rydberg-Formel erfüllt? Ist dies der einzige Weg, ein Elektron auf eine höhere Ebene zu bringen?
Ja ist es. Das sieht man am Absorptionsspektrum von Wasserstoff.
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