80 Ртуть – Hg. Химический элемент с чётным зарядом имеет семь стабильных изотопов, самый распространённый 202Hg (29,8%), 196Hg (0,146%), 198Hg (10,02%), 199Hg (16,84%), 200Hg (23,13%), 201Hg (13,22%), 204Hg (6,85%). Одновременно заканчивается строительство двух нейтронных «гаек» слоёв-оболочек - шестнадцатой и семнадцатой. В валентных связях участвуют только два 6s торцевых протона. Максимальная валентность 2 обеспечивают два полярных 6s электрона.
Электронная оболочка и электронная формула [Xe]4f145d106s2 атома ртути валентность 2
Схема электронной оболочки атома ртути валентность 2
Но в особых условиях при температуре 4оК, полярные 6s электроны опускаются на более низкую полярную 5s орбиту и появляется возможность возбудить глубоко лежащие приполярные 4f электроны, что приводит к возможности существования соединений ртути с экстремальной валентностью 4. Так, кроме малорастворимого Hg2F2 и разлагающегося водой HgF2 существует и HgF4, получаемый при взаимодействии атомов ртути и смеси неона и фтора при температуре 4оК.
Посмотрим на модель ядра атома ртути, самого распространённого изотопа 202Hg. http://atom21.ru/4ast1.htm
В валентных связях участвуют только два 6s, + или - магнитной полярности, торцевых протона. Максимальная валентность 2 обеспечивают два 6s электрона, + или - магнитной полярности, .
Посмотрим внимательно на два торцевых чисто нейтронных слоя - шестнадцатой с одного торца и семнадцатой с противоположного торца.
Развёртка протонной оболочки ядра Hg. Что мы видим? Мы видим «прорехи - вакантные места» в этих недостроенных нейтронных слоях.
А в эти прорехи «немигающим взглядом» пристально смотрят:
протон 4f+ пятнадцатого слоя и протон 4f- четырнадцатого слоя.
Электронная формула у ртути [Xe]4f145d106s2
То есть у ртути 14 штук 4f электронов.
Смотрим на модель электронной оболочки атома ртути. Двенадцать 4f электронов, как приличные не валентные электроны, вращаются на экваторе по гексагональным осям, по 4f орбитам, спин 5/2 + или -. Но две заблудшие овцы
4f+ электрон магнитной полярностью плюс и
4f- электрон магнитной полярностью минус
вращаются на около - полярной орбите, спин 5/2 + или -!!!
Что это значит? Это значит, что ртуть может иметь валентность 4!!!
ЧЕТЫРЕ!!!
Ртуть – диамагнетик, как инертные газы, графит ит.д. Диамагнетизм говорит о том, что электронная оболочка у ртути имеет аналогичное строение, как у инертных газов и графита. Видимо, валентные торцевые 6s протоны легко разворачиваются на бок, в экваториальное инертное положение. В результате 6s электроны не проявляют энтузиазма к участию в образовании кристаллической решетки, и при обычных условиях ртуть - жидкость.
Оставшиеся двенадцать 4f электронов с спином +/-5/2, разбившись по парно вращаются по трём осям гексагональной электронной оболочки атома ртути в круг шести 5р+/- электронов с спином 1/2 и десяти 5d+/- электронов с спином 3/2.
Ртуть – диамагнетик она выталкивается магнитным полем, как инертные газы, графит и т.д. Диамагнетизм говорит о том, что электронная оболочка у ртути имеет аналогичное строение, как у инертных газов.
Два полярных 6s электрона с спином +1/2 и -1/2 обеспечивающие атому ртути в возбуждённом состоянии валентность 2, в невозбуждённом состоянии покидают своё полярное положение и занимают два вакантных места 5d+/- электронов с спином 3/2 как у инертных газов.
Валентные торцевые +/-6s протоны легко разворачиваются (ложатся на бок) из полярного положения, в экваториальное инертное положение.
В результате 6s электроны не проявляют энтузиазма к участию в образовании кристаллической решетки, и при обычных условиях ртуть - жидкость.
Расшифруем спектр атома ртути. Базовая конфигурация ртути 5d106s2 в этом состоянии Е = 0.
Первые 4 коротковолновых фотона излучаются при 6р→6s излучательных переходах.
37645.08 см-1
39412.3 см-1
44042.98 см-1
54068.781 см-1
Порядок заполнения электронной оболочки атома идёт по Правилу Ауфбау (от немецкого “Aufbau”, что означает “строительство”) гласит, что электроны заполняют оболочки атома по порядку возрастания их энергии.
Это означает, что наиболее низкоэнергетические оболочки заполняются первыми, а более высокоэнергетические – последними.
При возбуждении электронной оболочки атома и её ионизация идёт в таком же направлении, наиболее низкоэнергетические оболочки ионизируются первыми, а более высокоэнергетические – последними.
Наиболее низкоэнергетический 6s+ электрон оболочки атома ртути ионизируются первым.
Возбуждённый 6s+ электрон в атоме ртути может покинуть своё полярное положение и «стыковаться» с электронной оболочкой в экваториальной плоскости с 5р+ электронами тремя способами (терм 3Р0).
В круг двух орбит 5р+ электронов вращаются два 5d- электрона, а в круг третьей орбиты 5р+ электрона вращается только один 5d- электрон.
Вращаюшиеся по орбите два 5d- электрона в два раза сильнее отталкивают возбуждённый 6s+ электрон, чем только один 5d- электрон.
Поэтому энергия связи 6s+ электрона с 5р+ электроном будет иметь 2 значения.
37645.08 см-1
44042.98 см-1
37645.08 см-1 минимальная энергия связи 6р+ и 5р+ электронов при отталкивании двух 5d- электронов.
44042.98 см-1 – более высокая энергия связи 6р+ и 5р+ электронов при отталкивании одного 5d- электрона.
И более высокоэнергетичный 6s- электрон в атоме ртути возбуждается вторым и покидает своё полярное положение и «стыковаться» с электронной оболочкой в экваториальной плоскости с 5р- электронами тремя способами (терм 3Р0).
В круг двух орбит 5р- электронов вращаются два 5d+ электрона, а в круг третьей орбиты 5р- электрона вращается только один 5d+ электрон.
Вращаюшиеся по орбите два 5d+ электрона в два раза сильнее отталкивают возбуждённый 6s- электрон, чем только один 5d+ электрон.
Поэтому энергия связи 6s- электрона с 5р- электроном будет иметь 2 значения.
39412.3 см-1
54068.781 см-1
39412.3 см-1 - минимальная энергия связи 6р- и 5р- электронов при отталкивании двух 5d+ электронов.
54068.781 см-1 - более высокая энергия связи 6р- и 5р- электронов при отталкивании одного 5d+ электронов.
Самый коротковолновый фотон излучаемый атомом ртути при стандартной конфигурации 5d106s2 с энергией =
37645.08 см-1, или
4,66798992 Эв, или
ν = 1,1293524х1015 Гц,
излучается при 6р+ →6s+ переходе.
Длина волны λ = С/ν = 299792458 м/с/1,1293524х1015 Гц = 265,455191843 нм.
Стандартная конфигурация 5d106s2.
Конфигурация 5d106s(2S)6p, говорит об отсутствии одного 6s+ электрона на своём месте.
Этот возбуждённый 6s+ электрон может занимать энергетический уровень 6р+ электрона тремя способами. см. рис. электронной оболочки атома ртути http://atom21.ru/4ast1.htm .
Время жизни перехода очень короткое и зарегистрировать его не удалось из за малой интенсивности перехода т.е. редкости такого перехода.
Второй коротковолновый фотон излучаемый атомом ртути с энергией =
39412.3 см-1, или
4,8871252 Эв, или
1,182369х1015 Гц,
излучается при 6р+ →6s+ переходе.
Длина волны λ = С/ν = 299792458 м/с/1,182369х1015 Гц = 253,552366478 нм.
253,6517 нм – жёсткий ультрафиолет (тип В) используется в ртутных бактерицидных лампах.
Стандартная конфигурация 5d106s2.
Конфигурация 5d106s(2S)6p, говорит об отсутствии одного 6s+ электрона на своём месте.
Этот возбуждённый 6s+ электрон занимает энергетический уровень 6р+ электрона. см. рис. электронной оболочки атома ртути http://atom21.ru/4ast1.htm .
Время жизни перехода 125 нс очень длинное из за малой интенсивности перехода т.е. редкости такого перехода.
Третий коротковолновый фотон излучаемый атомом ртути с энергией =
44042.98 см*1 или
5,46132952 Эв, или
1,32128,94х1015 Гц,
излучается при 6р- →6s- переходе,
Длина волны λ = С/ν = 299792458 м/с/1,32128,94х1015 Гц= 226,893864433 нм.
226,893864433 нм нм – жёсткий ультрафиолет (тип С) ) используется в ртутных бактерицидных лампах.
Стандартная конфигурация 5d106s2.
Конфигурация 5d106s(2S)6p, говорит об отсутствии одного 6s+ электрона на своём месте.
Этот возбуждённый 6s+ электрон занимает энергетический уровень 6р+ электрона. см. рис. электронной оболочки атома ртути http://atom21.ru/4ast1.htm .
Четвёртый коротковолновый фотон излучаемый атомом ртути с энергией.Энергия фотона самая высокая так как энергия связи высока и =
54068.781 см-1
6,704528844 Эв
1,62206343х1015 Гц
Длина волны λ = С/ν = 299792458 м/с/1,62206343х1015 Гц = 184,821661382нм.
Время жизни перехода очень короткое 1,3 нс.
Это наиболее интенсивная линия 1000 единиц. Относительная интенсивность остальных линий зависит от режима (параметров) разряда, в основном, от давления паров ртути.
Ртутные лампы низкого давления очень похожи на люминесцентную лампу с длиной волны 253,7 нм (1182,5 ТГц). Бактерицидные лампы все еще излучают небольшое количество видимого света из-за других диапазонов излучения ртути. Для большинства целей образование озона было бы вредным побочным эффектом работы лампы. Чтобы предотвратить это, большинство бактерицидных ламп обрабатывают так, чтобы они поглощали линию излучения ртути длиной 185 нм (это самая длинная длина волны ртутного излучения, которое ионизирует кислород).