مسابقه 250
همگی ما با طیف نشری خطی هیدروژن تا حدودی آشنایی داریم. در این مطلب کمی تخصصی‌تر با این مبحث آشنا می‌شویم و یکی از سوالات المپیاد شیمی آمریکا که مربوط به این مبحث است را مطرح می‌کنیم.
طیف نشری هیدروژن به تعدادی از سری‌های طیفی، با طول موج‌های داده شده توسط فرمول ریدبرگ (Rydberg formula) تقسیم می‌شود. این طیف‌های خطی مشاهده شده بدلیل حرکت الکترون‌ها میان سطوح انرژی اتم می‌باشد. سری‌های طیفی در علم نجوم برای تشخیص حضور هیروژن و محاسبه‌ی انتقال سرخ (red shift) مهم هستند. سری‌های بیشتر با گسترش روش‌های طیف سنجی کشف شدند.
در فیزیک، خطوط طیفی هیدروژن با جهش‌های مشخص الکترون میان سطوح انرژی رابطه دارند. ساده‌ترین مدل اتم هیدروژن زمانی است که الکترون از انرژی بالاتر به پایین جهش می‌کند که یک فوتون با طول موج مشخص انتشار می‌یابد.
طیف‌های خطی به سری‌هایی با توجه به n دسته‌بندی می‌شوند. این سری‌ها عبارتند از سری لیمان (Lyman)، سری بالمر (Balmer)، سری پاشن (Paschen)، سری براکت (Brackett)، سری پفوند (Pfund) و سری هامفری (Humphrey). این خطوط به صورت سری و با شروع از طولانی‌ترین به کوتاه‌ترین فرکانس سری‌ها توسط حروف یونانی به صورت پس‌وند هر سری نامگزاری شده‌اند. برای مثال "لیمان آلفا" (Lyman-alpha). بعضی از این خطوط طیفی خارج از این سری‌ها قرار می‌گیرند، مانند خط 21 سانتی متر؛ این چنین خطوطی مربوط به اتفاقات نادر درون اتمی هستند مانند انتقالات هایپرفاین (Hyperfine transitions). معمولا یک شخص می‌تواند این سری‌ها را از نمونه‌های هیدروژن خالص در آزمایشگاه مشاهده کند. بسیاری از خطوط خیلی نازک هستند و خطوط اضافی نشانگر وجود عناصر دیگر هستند (مانند هلیوم در استفاده از نور خورشید، یا نیتروژن در هوا). خطوط خارج از طیف مرئی معمولا در مشاهده نور خورشید دیده نمی‌شوند، زیرا اتمسفر بیشتر طول موج‌های فروسرخ و فرابنفش را جذب می‌کند.
 |
سوالی در این مسابقه مطرح می‌شود یکی از سوالات المپیاد شیمی 2012 آمریکا می‌باشد که مربوط به مطالب بالا می‌باشد. امیدواریم تمامی شما دوستان مطالعات بیشتری انجام داده و جواب این سوال را در قسمت نظرات برای ما ارسال کنید.
کدامیک از سری‌های طیفی برای هیدروژن شامل خطوطی در ناحیه طیف مرئی می‌شود؟
1. سری لیمان
2. سری بالمر
3. سری پاشن
4. سری براکت