Atom tuzilishining modellari. Vodorod atomining bor nazariyasi 1-§. Atom tuzilishining modellari

4.18-§. Spektral chiziqlarning izotopik siljishi
Bundan oldingi mavzuda yadro harakatini hisobga olish to‘g‘risida so‘z yuritildi. Yadro harakati hisobga olinganda, umumiy massa markazi atrofida harakatlanayotgan elektron va yadrodan iborat tizimning to‘liq energiyasi E_ va Ridberg doimiyligi R_ tegishlicha (4.93) va (4.97) formulalar bilan ifodalanadi. Yadro harakati cheksiz katta bo‘lib, uning harakati hisobga olinmagan, yadro ko‘zg‘almas deb qaralgan holda elektron energiyasi E (4.94) ifoda va Ridberg doimiyligi – R (4.100) formulalar bilan hisoblanadi. (4.99) formulaga asosan R_, E_ va R, E kattaliklar orasida quyidagi munosabat mavjud:

E= Е	М	; R = R	M z
	М + m		M z+ m

Yadro harakatini hisobga oladigan (4.93) formula va yadro harakatini hisobga olmaydigan (4.94) formulalar orqali atom energetik sathlari energiyalari kvant soni n ning bir xil qiymati uchun hisoblanganda, ya’ni E_ va Ye lar hisoblanadi. Bundan quyidagi natija hosil bo‘ladi:

E_>E
Yadro harakatini hisobga olish bilan hisoblangan energetik sathlar E=0 bo‘lgan tomonga biroz siljigan bo‘ladi. (4.34) va (4.96) formulalarni taqqoslashdan quyidagi xulosaga kelish mumkin:

1/ (yadro harakati hisobga olinganda)<1/ (hisobga olinmaganda).

Bu natijalardan ko‘rinadiki, yadro harakati hisobga olinganda atom chiqaradigan foton energiyasi to‘lqin uzunligi, yadro harakati hisobga olinmaganda hisoblangan to‘lqin uzunligidan kattadir. (4.97) formuladan Ridberg doimiyligi keltiralgan massaga to‘g‘ri proporsional ekanligi ko‘rinadi. Bu esa Z doimiy bo‘lganda yadro massasining o‘zgarishi spektral chiziqlarning siljishiga olib keladi. Bunday siljish izotopik siljish deyiladi. Yadro massasi qancha katta bo‘lsa M_ya/M_ya+m nisbat ham shuncha katta bo‘lishi spektral chiziqlarining qisqa to‘lqinlar tomoniga siljishiga sabab bo‘ladi. Bu xulosa tajribada tasdiqlangan. Bunday bo‘lishni vodorod atomi izotoplarida ko‘rish mumkin.
125
Deyteriy ( ₁²D ), tritiy ( ³₁T ), protiy ( ₁¹H ) vodorod izotoplari
hisoblanadi. Vodorodning og‘ir izotopi deyteriy bir proton va bir neytrondan tuzilgan. Neytron massasi proton massasidan oz miqdorda farq qiladi. U vaqtda deyteriy uchun keltirilgan massa quyidagiga teng bo‘ladi:

D =		m		,
		1+ m /	2M

ya’ni, _D> ( – vodorod uchun keltirilgan massa). Ridberg doimiyligi keltirilgan massaga to‘g‘ri proporsionaldir ((4.97) formula). Demak, deyteriy uchun Ridberg doimiyligi vodorod uchun berilgan Ridberg doimiyligidan bir qancha katta bo‘ladi, ya’ni,

R_D> R_. Ridberg doimiyliklari orasidagi ana shu farq atom
spektral chiziqlarning siljishiga olib keladi. Bunday siljish vodorod atomi izotoplarida kuzatiladi. Izotoplar deb, zaryadi (Ze) bir xil, ammo massa sonlari (A) har xil bo‘lgan yadrolarga aytiladi. Yoki protonlar soni bir xil, neytronlar soni har xil bo‘lgan atomlarga aytiladi. Deyteriy va tritiylar vodorod izotoplari hisoblanadi. Deyteriy atomi yadrosi deytron deyiladi, bu yadro bir proton va bir neytrondan tashkil topgan. Tritiy yadrosi triton deyilib, bir proton va ikki neytrondan iborat. Izotoplarning massalari orasidagi farq, ularning spektrlardagi spektral chiziqlarni bir -biriga nisbatan siljishlariga olib keladi. Spektral chiziqlarning bunday siljishi izotopik siljishdir. Deyteriy va tritiylarning spektral chiziqlari qisqato‘lqinli sohaga siljigan bo‘ladi. Lekin bu siljish unchalik katta emas,
protiy ( ¹₁H ) va deyteriy ( ₁²D )lar uchun Ridberg doimiyligi formulalarini quyidagicha yozish mumkin:
R_D= R(1+ m /М_D)– deyteriy uchun; R_H= R(1- m / M _Н)– vodorod uchun.
U vaqtda spektral chiziqlar siljishini chastotalar siljishi orqali quyidagicha aniqlash mumkin:

æ	m		m	ö		Rm
ç				÷
D = RD - RH = Rç		-		÷	»			.
	M H					2M
è			^M D ø				Н

Ushbu formulada M_D2M_H va m<<M_H (m – elektron massasi).

126

Spektral chiziqlar siljishidan hosil bo‘ladigan chastotalarning bunday farqi  tajribada tasdiqlangan. Deyteriy atomlari oddiy og‘ir suv molekulasi tarkibida ham mavjud, ya’ni og‘ir suv molekulasida vodorod atomlari deyteriy atomlari bilan almashgan bo‘ladi. Og‘ir suvda deyteriyning bir atomi besh yarim ming vodorod atomlariga to‘g‘ri keladi. Shuning uchun deyteriy atomlari chiqaradigan nurlanish chizig‘i intensivligi vodorod atomlari chiqaradigan nurlanish chizig‘i intensivligiga nisbatan juda kuchsiz bo‘ladi. Bu chiziqlarning siljishini bilgan holda izotoplar massasini hisoblash mumkin, nurlanish chiziqlari intensivliklari farqini bilgan holda izotoplar konsentrasiyasini aniqlash mumkin. Elementlar izotop tarkibini tahlil qilishning izotopik siljishga asoslangan bunday usuli amaliyotda keng qo‘llaniladi.