Paras vastaus
Yritän vastata ensimmäiseen osaan siirtymättä relativistiseen vaikutukseen. Elektronin energia kvantisoidaan. Siksi, kun se absorboi tietyn energiamäärän, se hyppää korkeammalle tasolle, joka vastaa uutta energiamäärää elektronissa, joka näyttää tältä. Se palaa perustilaansa, kun se menettää energian säteilyn muodossa.
Relativistinen vaikutus tapahtuu, kun nopeus elektroni saavuttaa melkein valon nopeuden. Kiertäessään elliptisellä polulla elektroni tulee lähemmäksi ydintä. Sisään putoamisen välttämiseksi se kiihtyy melkein valonopeuteen. Nyt suhteellisuusteoriana elektroni saa massan niin, että se ei riko kosmisia nopeusrajoituksia. Kulmamomentin muutoksen vuoksi sen pääakseli siirtyy ja kiertorata näyttää tältä.
Tämä energiamuutos voidaan jäljittää atomirakenteiden hienossa rakenteessa. Tätä kutsutaan elektronin precessioksi. Muita relativistisia vaikutuksia ovat elohopean nestemäinen tila huoneenlämmössä sekä kullan ja kullan kultainen väri. Relativistinen vaikutus hallitsee myös elementtien määrää. Kun protonien määrä kasvaa, sen vetovoima 1s-elektroniin kasvaa, joten 1s-elektronin on liikkuttava suurella nopeudella, jotta vältetään putoaminen. Suhteellisuusteorian mukaan tämä nopeus ei voi ylittää valon nopeutta, joten protonien enimmäismäärä , jonka elementti voi olla, on 137.
Edit: ”Ymmärrän, että kysymyksessä olevan merkkirajoituksen vuoksi se on aiheuttanut epämääräisyyttä ja erilaista kysymys kokonaan. Lanthanideissa on elektronit 6d-kiertoradalla 4f: n sijasta. Kemianopettajani sanoi, että tämä johtuu relativistisesta vaikutuksesta. Voitteko selittää tämän? ”
Lanthanidesissa on 5d kiertorata, ei 6d, ja Lanthanumissa ei ole 4f kiertorataa. 5d = 5 + 2 = 7 ja 4f = 4 + 3 = 7, 4f: n kvanttiluku on pienempi kuin (4 ), 4f tulee täyttää ensin ennen 5d. Ydinvarauksen kasvaessa elektronien ja ytimen sekä elektronien itsensä välillä on monimutkainen vuorovaikutusjoukko. Tämä tuottaa viime kädessä sähköisen kokoonpanon. Joten elektronikonfiguraatio vaihtelee atomiluvun kasvaessa, mikä rikkoo Madelung / aufbau-sääntöä. Suuremmalla atomiluvulla elektronikonfiguraatio riippuu atomin lopullisesta vakaudesta, joka riippuu elektronien tehokkaasta ydinvarauksesta . La: n (atomiluku 57) 5d on vakaampi kuin 4f. Joten se tulee 5d: een ennen 4f: tä.
6s-elektronit liikkuvat melkein valon nopeudella, mutta tunkeutuvat seulontaelektroneihin lähellä ydintä aiheuttaen relativistisen vaikutuksen. Tämä lisää sen vauhtia, mikä vähentää sen aallonpituutta ja supistaa siten 6s yli 5d. Tämä suhteellinen vaikutus ja 4f: n heikko suojaus aiheuttavat Lanthanide-supistumisen, luulen, että opettaja viittasi tähän.
P.S. Samanlainen vaikutus löytyy d-lohkoelementeistä. Elektronit syöttävät ensin 4: n ja sitten 3d: n , koska 4s: ssä on enemmän tilaa kuin 3d: ssä, joten elektroni-elektroni hylkii vähemmän. Mutta kun he astuvat kolmiulotteisuuteen, heitä houkuttelee enemmän ydin kuin 4s-elektronit. Joten kun he menevät hapetustilaan, heidän on irrotettava viimeinen syötetty elektroni , mutta ne vapauttavat elektronin 4: stä, ei 3d: stä, mikä rikkoo viimeisen viimeisen -säännön väli>. Kyse on yksittäisen atomin vakaudesta. n + l -sääntö antaa vain likiarvon, joka on oikea kalsiumiin asti, vahvistettu spektrianalyysillä. Joten se on lopullinen vakaus. En ole asiantuntija tällä alalla. Viisas mielipide vaaditaan.
Vastaus
Atomeissa olevat elektronit ovat spesifisen energian tilassa. Maatilojen yläpuolella on muita energiatasoja, joissa elektroni voi olla, ja jos atomi absorboi sopivan energian fotonin, elektroni voi muuttaa tilaa ja on sitten ylemmässä, mikä on yleensä hyvin lyhyt – asui ilman epätavallista apua, ja elektroni putoaa takaisin perustilaan joko suoraan tai välitilan kautta, ja jokaisen siirtymän jälkeen se lähettää valokuvan energiasta, joka vastaa energia-eroa. Tällä ei ole mitään tekemistä suhteellisuusteollisuuden kanssa, vaikka kvanttimekaniikka onkin käynnissä varhaisessa vaiheessa. Nämä siirtymät ja niihin liittyvät fotonit synnyttävät tyypillisiä spektrejä.
Tässä voi olla hämmennystä siitä, että joillakin siirtymillä, kuten kullan kaltaisen elementin spektri ei ole aivan sitä, mitä ihmiset odottavat, ja laskennalliset kemistit toteavat, että kullan väri johtuu relativistisesta vaikutuksesta, missä sisemmät elektronit menevät niin nopeasti, että niiden nimellisnopeus on muun muassa valon nopeuden merkittävä osa c: stä. (Huomaa, että elektronilla EI ole liikerataa klassisessa mielessä; tämä ”nopeus” on juuri se, jolla sillä olisi oltava kineettinen energia viraalilauseen mukaisesti.) Väite on, jos ekstrapoloit niin jota kutsutaan kuparin ja hopean seulontatermiksi, kulta on tie. Mielestäni tämä on väärin – ekstrapolointi kahdesta kohdasta on väärin, ja olen julkaissut asiakirjan, joka osoittaa, miksi tämä on väärin. Se on mielenkiinnon tason ulkopuolella tällä hetkellä. Mielestäni sinun pitäisi palata tähän, kun sinulla on vielä enemmän fysiikkaa vyösi alla, ja hyväksy nykyisellä tasolla, että alkuaineiden spektrit johtuvat yksinkertaisesti kvanttimekaniikan avulla määriteltyjen energiansiirtymien välillä paikallaan olevien tilojen välillä, ja erityisesti Schrodingerin yhtälö. Energiat ovat yleisesti ottaen liian matalia, jotta suhteellisuusteoria olisi tärkeä.