碱金属原子极化特性的实验研究

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碱金属及其化合物的性质实验报告

碱金属及其化合物的性质实验报告
实验者: 实验日期:
实验目的：通过亲自做钠及化合物性质的实验, 加强对碱金属及其化合物的性质的认识。

实验器材: 试管、试管夹、烧杯、胶头滴管、铁架台、酒精灯、药匙、
滤纸、
粗玻璃管, 带导管的橡皮塞、铂丝、蓝色钴玻璃、水槽、镊子、蒸发皿、火柴、小刀
实验药品: 钠、Na2O2.Na2CO3、NaHCO3、CuSO4溶液、KCl溶液、稀盐酸、酚酞试液、澄清的石灰水。

实验讨论:
1.在NaHCO3加热分解的实验时, 为什么要先将导管移出烧杯, 然后再熄灭酒精灯？
答: 这样做主要是防止倒流。

2.做好焰色反应的关键是什么？
答: 关键是将铂丝灼烧至无色。

[注意事项]:
1.不要用手直接接触金属钠
2.实验中所取钠块不得超过黄豆粒大小。

碱金属和碱土金属实验报告(一)

碱金属和碱土金属实验报告(一)碱金属和碱土金属实验报告实验目的了解碱金属和碱土金属的性质，并研究它们的物理化学特性。

实验器材•碱金属：钠、钾、锂•碱土金属：镁、钙、锶、钡•水槽•火柴•盖玻片•磁力搅拌器实验步骤1.将每种金属放入盖玻片中，标记好。

2.分别在水槽中将金属放入水中，观察它们的反应现象。

3.在碱金属中选取一种，将其加入盛有酒精的烧杯中，点燃观察其反应。

4.在碱土金属中选取一种，将其加入盛有盐酸的烧杯中，加热观察其反应。

5.在碱土金属中选取一种，将其加入热水中，搅拌观察其反应。

实验结果1.碱金属在水中反应，放出氢气和放热现象；碱土金属在水中不易反应。

2.碱金属燃烧时产生黄色火苗，放出氧化物和放热现象。

3.碱土金属和酸反应，放出氢气和放热现象。

4.碱土金属与热水反应，放出氢气。

实验分析1.碱金属和碱土金属的化学性质不同，碱金属更易于反应，碱土金属更稳定；2.碱金属在空气中极易氧化，因此应保管在密闭条件下；3.碱金属和碱土金属与水反应后生成的氢气常常是很剧烈的，因此应该小心操作，以免引起安全事故。

实验结论通过对碱金属和碱土金属的实验观察和分析，得到以下结论： 1. 碱金属和碱土金属的物理性质和化学性质都有明显的差异； 2. 碱金属的反应性更强，碱土金属的稳定性更好； 3. 人们在使用这些金属时应该小心谨慎，遵循操作规程，以免引发安全事故。

实验思考1.在实验中，为什么不能直接将碱金属和碱土金属放入水中？答：因为碱金属和碱土金属与水反应剧烈，易产生爆炸，导致安全事故，所以实验中需要小心操作，将碱金属和碱土金属分别放入盖玻片中，再将盖玻片放入水中。

2.为什么要将碱金属与酒精反应，而不是直接将其点燃？答：因为碱金属可与空气中的氧气反应生成氧化物，极易燃烧，若将其直接点燃，可能引起不可承受之高温，甚至是爆炸。

所以为了安全起见，要将碱金属先与酒精反应，然后再点燃酒精，观察其反应。

3.为什么碱土金属与热水反应，放出氢气？答：碱土金属与热水反应，会发生置换反应，金属中的离子会与水中的氢氧根离子发生反应，放出氢气，同时生成金属氢氧化物。

碱金属能级特征

8
2481.9 6.649 2150.7 7.143 1720.1
Δn
1.36 0.86 0.01 0.00
ns→3p
l=0，s
41444.9 15706.5 1.627 24492.7 2.117 12274.4 2.643 11181.9 3.133 2897.5
np→3s
l=1，p
第一辅线系伯格曼线系
3/ 2
14
15
钠原子的光谱项与有效量子数
谱线系
第二辅线系主线系
量子数
光谱项 T n* T n* T
n=3
4
5
8245.8 3.648 6408.9 4.138 4411.6
6
5073.7 4.651 4152.9 5.141 3059.8
7
3434.9 5.652 2908.9 6.142 2245.0
8
有效量子数和 n 的差值称为：
* n 不一定是整数，它通常比
n 略小或相等，它
量子数亏损
nn

（由于存在内层电子）
• 也是由于存在内层电子， n相同时能量对的简并消除。谱项需用两个量子数 n ，来描述。 • 我们用 s , p , d , f分别表示电子所处状态的轨道角动量量子数 = 0 , 1 , 2, 3时的量子数亏损。
4472.8 3094.4 2268.9 4.954
5.955
6.954
0.05
第一辅线系
4389.2 3046.9 2239.4 5.000 6.001 7.000
0.001
柏格曼系 f, =3
4381.2 3031.0 5.004
0.000

用线性极化法研究金属材料在天然碱苛化体系中的腐蚀行为_张丽华

用线性极化法研究金属材料在天然碱苛化体系中的腐蚀行为张丽华(呼和浩特市市容管理局) 摘　要　本文通过线性极化法并采用CR-3型多功能腐蚀测量仪评价并测定了铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、钛合金及镍铸抗苛性碱腐蚀的性能,同时分析了不同浓度硫酸钠的加入对上述几种材料的缓蚀作用。

结果表明,硫酸钠的含量超过1%时,对上述几种材料具有缓蚀作用。

特别是对铁素体不锈钢这种作用尤为明显。

关键词　线性极化法　金属材料　天然碱苛化体系　腐蚀行为金属在周围介质的作用下常会发生腐蚀破坏,金属腐蚀破坏给国民经济带来的损失是惊人的。

据统计,全世界每年因腐蚀而报废的金属约占总产量的10%。

为了减轻因金属腐蚀带来的损失,研究腐蚀发生的原因及其防护的方法,对于国民经济的发展具有十分重要的意义。

金属的腐蚀测试方法是研究金属腐蚀的一个重要手段。

金属腐蚀测试方法很多,有各种各样的分类,按照金属材料与腐蚀介质、环境条件的相互关系,大致可分为实验室试验,现场试验和实物试验三大类;按照方法的性质可分为物理的、化学的和电化学的试验方法;按照试验结果又可分为定性考察和定量测量。

金属材料腐蚀试验方法的基本原理是根据金属腐蚀前后重量的变化、机械性能的变化、组织结构的变化或是腐蚀过程中电极过程的变化等来测定腐蚀速率和研究腐蚀机理。

在我们实验室中已经采用表面观察方法和重量法研究了金属在荷化碱液中的腐蚀行为,金属由于腐蚀,其重量要发生变化,重量法就是利用金属试样在腐蚀前后重量的变化来计算腐蚀速率的方法。

失重法简单、直观,但它所测量的是某一时间内金属的平均腐蚀速率,故掩盖了因环境介质的变动,操作程序的改变,金属表面状态的变化及其它因素的影响所导致的腐蚀速度的各种变化。

此外,试验因其在某些情况下较长,腐蚀产物的清除以及称量的误差均会影响实验结果的精确性。

而线性极化法是利用测量金属腐蚀速率的一种快速方法。

它的基本原理是在腐蚀电位附近,腐蚀金属上的外加极化电流和极化电位之间存在着近似的线性关系,直线的速率和腐蚀电流成正比。

碱金属的实验报告

碱金属的实验报告碱金属的实验报告引言：碱金属是化学中一类非常活泼的金属元素，包括锂、钠、钾、铷和铯。

它们在自然界中以化合物的形式存在，如氯化钠和碳酸钾等。

在本次实验中，我们将研究碱金属的一些基本性质和反应行为。

实验目的：1. 研究碱金属的物理性质，如外观、密度、熔点等。

2. 观察碱金属与水、酸等物质的反应。

3. 探究碱金属的氧化性质。

实验材料和仪器：1. 碱金属样品：锂、钠、钾、铷和铯。

2. 水槽和试管。

3. 火焰试管架和酒精灯。

4. 酒精灯和点火器。

5. 盖有盖子的容器和称量器具。

实验步骤：1. 外观和密度测定：将每种碱金属样品取出，观察其外观特征，并记录下来。

然后使用称量器具测定每种金属的质量，并计算出其密度。

2. 熔点测定：使用火焰试管架和酒精灯，将每种碱金属样品加热，观察其熔化情况，并记录下来。

根据观察结果，比较各种金属的熔点差异。

3. 反应性测定：a. 碱金属与水的反应：将每种碱金属样品分别放入试管中，加入适量的水，观察并记录下反应过程中的变化，如气泡的产生、颜色的变化等。

同时，使用点火器点燃产生的气体，观察其燃烧情况。

b. 碱金属与酸的反应：将每种碱金属样品分别放入试管中，加入适量的酸溶液，观察并记录下反应过程中的变化，如气体的产生、颜色的变化等。

4. 氧化性测定：将每种碱金属样品分别放入盖有盖子的容器中，放置在通风的环境中，观察并记录下金属的变化情况，如表面的颜色变化、氧化物的生成等。

实验结果与讨论：1. 外观和密度测定：锂金属呈银白色，钠金属呈银白色带有一定的光泽，钾金属呈银白色且较软，铷金属呈银白色，铯金属呈银白色且较软。

根据测定结果，我们可以得出各种碱金属的密度大小顺序。

2. 熔点测定：锂金属在加热后迅速熔化，钠金属在较低温度下熔化，钾金属在较高温度下熔化，铷金属和铯金属在更高温度下熔化。

这表明随着原子序数的增加，碱金属的熔点逐渐升高。

3. 反应性测定：a. 碱金属与水的反应：锂金属与水反应剧烈，产生氢气并放出大量热量；钠金属与水反应同样剧烈，产生氢气并放出火焰；钾金属与水反应更加激烈，产生氢气并放出明亮的火焰；铷金属和铯金属与水反应同样激烈，产生氢气并放出明亮的火焰。

碱金属与碱土金属实验报告(1)

碱金属与碱土金属实验报告(1)实验目的：通过实验，探究不同碱金属和碱土金属在水中反应所产生的现象，以及分析其实验结果。

实验原理：碱金属和碱土金属与水反应会产生氢气，形成碱性溶液，并放出大量的热能。

实验步骤：1. 取一小块锂金属，放入装有20ml水的试管中，观察反应。

2. 重复步骤1，分别使用钠、钾金属，观察反应。

3. 取一小块镁金属，放入装有20ml水的试管中，观察反应。

4. 重复步骤3，分别使用钙、锶、钡金属，观察反应。

实验结果：1. 锂金属与水反应后，在水中产生白色的氢气，并且溶液变得碱性。

2. 钠金属与水反应后，放出大量的氢气，并且溶液也变得碱性。

反应剧烈，有可能会发生爆炸。

3. 镁金属与水反应后，放出大量的氢气，溶液变得碱性。

反应相对温和。

4. 钙金属与水反应后，放出大量的氢气，并使溶液变得碱性，并产生了白色的沉淀。

5. 锶金属与水反应后，放出大量的氢气，并使溶液变得碱性，并产生了白色的沉淀。

6. 钡金属与水反应后，放出大量的氢气，并使溶液变得碱性，并产生了明显的白色沉淀。

实验分析：从实验结果可以发现，不同的碱金属和碱土金属与水反应放热量不同，其中钠和钾的反应最为激烈。

钠与水反应会释放大量热量，同时放出大量氢气。

而镁金属虽然也会与水反应，但其反应比较温和。

在钙、锶和钡金属和水的反应中，可以看到明显的白色沉淀产生，反应的结果也更为复杂。

实验结论：通过实验结果可以发现，不同的碱金属和碱土金属会产生不同的反应结果，其中反应的剧烈程度以钠、钾金属为最，反应产生的氢气也最多。

而反应后产生的溶液均为碱性，并且有时还会产生白色的沉淀。

基于法拉第旋转的碱金属原子磁强计物理方案

其对实验结果的影响。
结果对比与讨论
要点一
结果对比
将基于法拉第旋转的碱金属原子磁强计实验结果与其他相关实验结果进行对比，可以发现该方案具有较高的测量精度和稳定性。
要点二
结果讨论
通过对实验结果进行深入讨论，可以发现该方案在测量磁场方面具有很高的灵敏度和准确性，有望在磁场测量领域得到广泛应用。同时，该方案还可以进一步拓展到其他原子气体和凝聚态物质的研究中。
研究内容与方法
研究内容
本研究旨在开发一种基于法拉第旋转的碱金属原子磁强计物理方案，以实现对微弱磁场的测量。具体研究内容包括：设计并制备适用于碱金属原子的光学器件；研究碱金属原子在磁场中的响应特性；优化磁强计的测量灵敏度和分辨率等。
方法
本研究采用理论分析和实验验证相结合的方法，首先建立碱金属原子在磁场中的模型，并进行数值模拟；然后，制备相应的光学器件，进行实验验证，并对磁强计的性能进行评估。
通过进一步的技术改进和优化，该方案还可以应用于医学、生物学等领域。
对未来研究的建议与展望
进一步研究和优化基于法拉第旋转的碱金属原子磁强计物理方案可以提高其测量精度和稳定性。
研究不同类型原子和分子在法拉第旋转下的行为，以便拓展该技
术的应用范围。
探索如何将该技术应用于实际生产和生活中，以便更好地服务于
光谱特性
碱金属原子的光谱特性与其能级结构相关，不同能级之间的跃迁会产生特定波长的光，通过测量光的波长可以确定跃迁的能级。
磁强计的硬件设计
01
02
03
原子束源
使用光学系统将碱金属原子束准直，并使用磁场对原子束进行取向。
法拉第旋转变换器
使用法拉第旋转变换器将经过取向的原子束进行偏振转换。

碱金属电解质中锂离子电化学特性研究

碱金属电解质中锂离子电化学特性研究随着移动通信，新能源汽车，以及家用电子产品的发展，锂离子电池已经成为现代社会中不可或缺的一部分。

为了提高锂离子电池的性能和寿命，研究其电化学特性显得更加重要。

其中碱金属电解质中锂离子电化学特性的研究是当下锂离子电池研究的热点方向之一。

锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解质等组成。

电解质是一种必不可少的材料，其作用是保证正负极之间的离子传输和电荷平衡，同时维持电池的稳定工作。

碱金属电解质，如碳酸锂、硫酸锂等，是一种比较常见的电解质。

其中硫酸锂电解质具有较高的导电性和稳定性，已经被广泛应用于锂离子电池中。

近年来，研究人员发现，使用碱金属电解质时锂离子的电化学行为与使用其他电解质时有所不同。

因此，对于碱金属电解质中锂离子的电化学特性进行研究具有重要意义。

一般来说，锂离子的电化学行为与电解质的化学和物理性质密不可分。

因此，不同的电解质会影响锂离子的电化学特性，包括离子的传输速度、扩散系数以及电化学反应动力学等。

在碱金属电解质中，锂离子的电化学行为需要注意以下几个方面：1. 锂离子的扩散系数扩散系数是指离子在电解质中的移动速率。

在碱金属电解质中，由于离子浓度高，因此扩散系数通常较高。

此外，碳酸锂等碱金属电解质具有较好的离子传输能力，因此其锂离子的扩散系数也相对较高。

2. 离子传输速度离子传输速度是指离子在电解质中的传输速率。

在电解质中，如果离子存在较大阻力，就会对电池的性能产生负面影响。

因此，在碱金属电解质中，需要尽可能降低离子传输阻力。

一种常用的方法是降低电解质的粘度或提高其浓度。

3. 电化学反应动力学电化学反应动力学包括电化学反应速率常数、催化剂、放电极表面反应等。

在碱金属电解质中，由于电池的性质和工作条件不同，其电化学反应动力学也会有所变化。

因此，在进行锂离子电池设计和研究时，需要对其电化学反应动力学进行详细的研究。

总之，对于碱金属电解质中锂离子的电化学特性进行研究是十分重要的。

化学物质的极化性研究

化学物质的极化性研究一、课程目标知识目标：1. 让学生理解化学物质极化性的基本概念，掌握极化分子与极性分子的区别；2. 学会运用分子几何结构和键的性质分析化学物质的极化性；3. 掌握常见化学物质极化性的判断方法。

技能目标：1. 培养学生运用化学知识解决实际问题的能力，通过实验观察和分析化学物质的极化性；2. 提高学生查阅资料、整理信息、展示成果的能力，形成团队合作意识。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学学科的兴趣，激发学习热情，形成积极向上的学习态度；2. 引导学生关注化学与生活的联系，认识到化学在生活中的重要作用；3. 培养学生尊重事实、严谨求实的科学精神，树立正确的价值观。

课程性质：本课程属于化学选修课程，以理论教学和实验操作相结合的方式进行。

学生特点：学生处于高中阶段，具有一定的化学基础，思维活跃，求知欲强。

教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，提高学生的实践操作能力和解决问题的能力。

通过本章节的学习，使学生能够掌握化学物质极化性的相关知识，培养科学思维和团队协作能力。

课程目标分解为具体学习成果，以便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 基本概念：化学物质极化性、极性分子、极化分子；2. 理论知识：分子几何结构与极化性的关系、键的性质与极化性的关系；3. 判断方法：分子的对称性判断、分子轨道理论判断、实验方法判断；4. 实践操作：化学实验观察极化性、数据分析；5. 应用拓展：极化性在化学键、分子间作用力、物质性质等方面的应用。

教学大纲安排：第一课时：基本概念及理论知识学习，介绍化学物质极化性相关概念，分析分子结构与极化性的关系；第二课时：判断方法学习，通过分子对称性、分子轨道理论等判断极化性；第三课时：实践操作，进行化学实验，观察极化性现象，收集数据，分析结果；第四课时：应用拓展，探讨极化性在化学键、物质性质等方面的应用，激发学生思考。

教学内容与教材关联性：本章节内容与教材中有关化学物质结构、分子极性等章节密切相关，是对教材内容的拓展和深化。

碱金属单质密度变化规律-概述说明以及解释

碱金属单质密度变化规律-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分主要介绍本文研究的背景和目的。

首先，我们知道碱金属是化学元素周期表中位于第一组的一类元素，包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）和钫（Fr）。

这些元素具有一些共同的特性，例如都是银白色的固体、具有低熔点、在与水反应时会放出氢气等。

由于这些特性，碱金属在工业生产和科学研究中具有广泛的应用。

本文将重点研究碱金属单质的密度变化规律。

密度是物质在单位体积内所含质量的量度，是一个重要的物理性质。

了解碱金属单质的密度变化规律对于深入理解其物理和化学性质具有重要意义。

通过研究碱金属单质的密度变化规律，我们可以揭示其内部结构和原子排列方式的特点，进而对其性质变化进行解释。

本文结构如下：首先，我们将介绍碱金属单质的定义和特性，包括它们的物理状态、外观特征和化学性质等。

接着，我们将详细讨论碱金属单质的密度变化规律，包括从锂到钫这些元素的密度变化趋势及其规律性特征。

最后，我们将探讨影响碱金属单质密度变化的因素，包括原子半径、离子半径、原子量、晶体结构等。

在文章结尾，我们将总结碱金属单质密度变化的规律，并讨论其在相关领域的意义和应用。

同时，我们还将提出一些建议，以促进对碱金属单质密度变化规律的进一步研究。

本文的目的是为读者提供一个全面而深入的了解碱金属单质密度变化规律的基础，以推动该领域的发展和应用。

1.2 文章结构本文将按照以下方式进行展开：1. 引言：首先，我们将对碱金属单质密度变化规律的研究进行简要概述，介绍碱金属单质的定义和特性，并阐明本文的目的。

2. 正文：接下来，我们将详细阐述碱金属单质的密度变化规律。

首先，我们将介绍碱金属单质的定义和特性，包括其化学性质和物理性质。

然后，我们将深入探讨碱金属单质的密度变化规律，通过收集和分析各种可靠数据和实验结果，系统地总结和概括碱金属单质在不同条件下密度的变化趋势和规律。

3. 影响碱金属单质密度变化的因素：在本部分，我们将详细讨论影响碱金属单质密度变化的各种因素，包括温度、压力、晶体结构等。

第三章：碱金属原子光谱

一、玻尔理论的局限性对于原子中电子如何绕核运动，玻尔理论给人以清楚的图像，直到如今从们还常用这一模型来解释原子性质。玻尔提出的定态、离散能级与角动量量子化等概念对后来量子力学的发展起到了巨大的推动作用。尽管如些，玻尔理论仍是一个不完全的理论它只适应于单电子原子，而不适合于多电子原子，因为玻尔理论
Z * 代替原来的 Z ，光谱项为
R R T 2 n 2 n* ( *) Z
有效电荷数 Z * 1
* 所以有效量子数 n n
相应的能级
E hcT
光谱项T比氢的光谱项大，所以能级低。轨道贯穿只发生在偏心率大的轨道，而角量子数l就是反映轨道形状的，l越小，轨道偏心率越大，贯穿越多，所以能级越低。
H
碱金属原子的光谱也有类似的特点，光谱线也明显地构成几个线系。一般观察到的四个线条称为主线系、第一辅线系(又称漫线系)、第二辅线系(又称锐线系)和柏格曼线系(又称基线系)。
图4．1显示锂的这四个线系，这是按波数的均匀标尺作图的，图中也附了波长标尺。
图4．1
从图中可以看到主线系的波长范围最广，第一条线是红色的，共余诸线在紫外．
* 可能就是原子核 Z 的两个电子还要接近，那么对它的有效电荷数
的电荷数 Z ＝3。在贯穿轨道上运动的电子有一部分时间处在Z * 1的电场中
*
另一部分时间处在 Z * 1 的电场中。
所以平均的有效电荷数 Z * 1 采用玻尔理论中的光谱项公式，但 *2 用 Z R T 2 n 改为：
内容提要： 1、碱金属原子光谱精细结构 2、电子自旋同轨道运动的相互作用目的要求： 1、掌握碱金属原子光谱的精细结构及其产生原因 2、掌握电子自旋与自旋量子数的意义，原子态的表示方法重点难点： 1、电子自旋与轨道运动相互作用能量的计算

实验三碱金属及其化合物的性质实验

实验四一、实验目的1.知识与技能熟练掌握碱金属及其化合物的性质实验操作技能 2.过程与方法学会碱金属及其化合物的性质实验教学方法学习化学实验创新思维方式3.情感态度与价值观树立化学实验创新的意识三、实验用品镊子、小刀、放大镜、铝箔、燃烧匙、酒精灯、烧杯、试管、脱脂棉、玻璃管（弯管、直管）、滴管、蒸馏水、煤油、石灰水、酚酞试液、K、N a、Na2O2、NaHCO3、Na2CO3、草木灰、稀HCl、BaCl2、HNO3。

四、实验步骤以及实验改进1.钠与氧的反应2.钠与水的反应3.钾与水的反应4.过氧化钠与水的反应5.碳酸钠与碳酸氢钠五、实验成败关键1.本实验中，Na，K的用量要小，绿豆大小即可，K与水反应时，要盖上玻璃片，避免发生危险。

2.做Na 2CO3和NaHCO3与酸反应时应先向试管中加入固体，而后逐滴滴入HCl。

六、问题与思考为什么和HCl反应时NaHCO 3比Na2CO3要剧烈？七、参考资料1.关于金属钠的有关性质实验现象/klh/2/2004/text/zk04_109.htm2.碱金属及其化合物的性质实验介绍/resourceinfo/XKJXGZ/main/content/huaxue/02/3.金属钠的性质的微型化实验设计/huaxue/lch/c01.htm八、问题答案答案：反应的过程为：逐滴滴入HCl ，CO 32-先和H +反应生成HCO 3-，HCO 3-的浓度小，而NaHCO 3就直接和HCl 反应，HCO 3-浓度大，反应速率大，故而剧烈。

1.钠与氧的反应用镊子从瓶中取出小块金属钠，并用滤纸吸干其表面的煤油，用刀切去一端的外皮，观察钠的颜色。

并注意断面上所发生的变化。

把外面的氧化膜切去后放在燃烧匙里加热，观察现象。

由这些现象我们能得出什么结论？按图所示的装置，加热试管里的KMnO 4固体使其分解，在给弯管（弯管直径应粗一些）里的Na 加热，可看到Na剧烈燃烧，发出亮黄色的火焰，同时生成淡黄色的Na 2O 2。

钠原子光谱实验介绍及分析 07300300040 吕志强

钠原子光谱实验介绍及分析摘要实验使用Wgd-8A 型组合式多功能光栅光谱仪，测定钠光谱线，并使用计算机采集数据。

本文将分析实验得到的光谱线，计算量子亏损，绘出钠原子能级图，并验证选择定则。

关键词钠光谱、量子亏损、能级跃迁、选择定则一、实验原理量子亏损：钠是碱金属原子，Z =11，核外有11个电子，其中622221p s s 这10个电子形成稳定的满壳层结构，并与原子核共同组成原子实。

最外层的电子组态为13s ，这一个电子被称为价电子，它决定了原子的化学和光谱特性。

由于价电子和原子实的相互作用，表现为原子实的极化和价电子轨道贯穿原子实的作用，因此使的钠原子的能级与氢原子的能级有显著的不同。

为此，光谱项中的主量子数n 用有效量子数*n 替代，则：22*)(l nl n Rn R T ∆+==（1）式中l l n n ∆∆+=,*称为量子数亏损，有效量子数*n 不再是整数了。

当主量子数n 越小，价电子越靠近原子实，其运行轨道的椭圆偏心率越大，角量子数l 越小，这时l ∆的数值越大，所以量子数亏损l ∆是一个与n 、l 有关的量。

理论和实验均证明，当n 不是很大时，量子数亏损的大小主要取决于l ，而随n 的变化不大，本实验中近似认为l ∆与n 无关。

钠原子的基态电子组态是s 3，它的激发态可能是p 3、d 3、 p 4电子组态。

当价电子由高能的激发态（量子数为n 、l ）跃迁到较低的能态（n '、l '）时，发射的谱线的波数可以写成：22)()(~l l nll n n Rn R T T ∆+-∆+'=-='''ν （2）式中n ，l ∆，n '，l '∆分别表示高、低能态的主量子数和量子数亏损。

如果从不同的激发态（n 、l ），且l 满足选择定则l ∆=1±，则可以得到不同波长而构成光谱线系。

习惯上常用nl l n -''这种符号表示线系，把l =0、1、2、3分别用S 、P 、D 、F 表示。

原子物理-碱金属原子

4.6.2
电子自旋与轨道运动的相互作用能
4.6.3 从图4.6.1 可知， θ有两个值，j 值较大的(j ＝3/2，θ>90°，
ΔE>0 ，故能级较高； j 值较小的 (j=1/2 ， θ<90°， ΔE<0 ，故能级较低，这样构成双层能级。
图4.6.3电
子在轨道运动中如何感受磁场的示意图
及相同j值，而具有不同l值的能
级是简并的。例如，2 2P 与2 与3
2S 2P 1 ／2 3 ／2 1 ／2 3 ／2
能量相同；32D 能量亦相同。
这一点与碱金属原子的情况不同。
(3)精细结构能量与n3成反比，也
随j(或l)的增加而减小。
4.7.2氢原子光
谱的精细结构
图4.7.2巴耳末线
系第一谱线的能级跃迁图
对应于这两条黑斑的θ值可合理的设想为0°和180°，根据S式
，由测得S值进而求出μ值，它正好是一个玻尔磁子μB的理论值，表明原子的磁矩确实具有一个玻尔磁子那样的数量级。从而证明了原子磁矩的量子性出现的问题？m:2l+1：奇数。结果是偶数
4.5 电子的自旋假设乌伦背克 (G·E·Uhlenbeck) 和古德史密特 (S·Goudsmit) 提出了关于电子自旋的大胆假设并解决了上述问题。
4.4.9 θ 是磁矩与磁场方向的夹角， μz 是磁矩在磁场方向的分量。
当θ<90°有F>0，即力是沿着磁场方向的；当 θ>90°，F<0，即力是逆着磁场方向的原子到达P
μz B μ
4.4.10 讨论： μ在磁场中有几个取向，也即有几个θ值，根据上式就可知有
几个S值，因此，在相片P上就该出现几条斑，在相片P上出现两条银的黑斑说明基态银原子的磁矩在外场中只能有两个取向。否则，如果磁矩取向任意，那么μz从正到负连续变化，将导致银原子束经磁场后在相片P上出现连续的一片黑斑。后来有人对其它几种原子先后重复这一实验，都清楚地显示出原子轨道在外磁场中的取向是量子化的

碱金属和碱土金属实验报告

碱金属和碱土金属实验报告碱金属和碱土金属第I 条第十七章碱金属和碱土金属元素1.1 氧化物：普通氧化物（O2-）过氧化物(O22-)超氧化物（O2-）和臭氧化物（O3-）。

所有碱金属和碱土金属都有普通氧化物。

除Be外都有过氧化物。

Na，K，Rb，Cs，Ca有超氧化物。

Na，K，Rb，Cs，有臭氧化物。

在空气中燃烧时，Li，Be，Mg，Ca，Sr形成普通氧化物，Na，Ba为过氧化物，K，Rb，Cs为超氧化物，Na，K，Rb，Cs（除Li的碱金属）的干燥氢化物燃烧形成臭氧化物。

（记法：越活泼的金属燃烧，氧的价态越高。

）碱金属氧化物颜色从上到下增大，碱土金属都是白色。

（碱金属和碱土金属）热稳定性从上到下降低。

1.2 溶解性：阴阳离子半径相差较大的离子型化合物在水中溶解度较大，相近的溶解度较小，即相差溶解。

（半径小的阴离子如F-，OH-，则阳离子越大溶解度越大；半径大的阴离子如I-，SO42-，CrO42-，反之）1.3 硝酸盐：热分解产物碱金属的硝酸盐（低温）MNO2+O2（亚硝酸盐+氧气）碱金属的硝酸盐（高温）M2O+N2+O2（氧化物+氮气+氧气）锂的硝酸盐Li2O+NO2+O2（和碱土一样）碱土金属的硝酸盐MO+NO2+O2（氧化物+二氧化氮+氧气）（PS：高温的碱金属盐可看成是亚硝酸盐高温下的分解）1.4 碳酸盐：碱金属碳酸盐热稳定性大于碱土金属，分解产物MO+CO2 （碱金属和碱土金属）碳酸盐热稳定性越下越大（PS：弱酸盐都可溶于稀的强酸）1.5 硫酸盐：碱金属皆可溶，碱土金属越下溶解度越小。

（BaSO4重晶石）1.6 离子的难溶盐：LiF，锑酸钠，高氯酸钾，酒石酸氢钾，高氯酸铯。

MgCO3，CaCrO4，SrCrO4，BaCrO4，1.7 氢气制备：碱金属和钙锶钡与水反应生成氢氧化物和氢气。

篇二：实验22 主族金属(碱金属、碱土金属、铝、锡、铅实验22 主族金属(碱金属、碱土金属、铝、锡、铅、锑、铋)一、实验目的1．比较碱金属、碱土金属的活泼性。

实验二钠原子光谱

实验二钠原子光谱碱金属是元素周期表中的第一列元素（H 除外），包括Li 、Na 、K 、Rb 、Cs 、Fr ，是一价元素，具有相似的化学、物理性质。

碱金属原子的光谱和氢原子光谱相似，也可以归纳成一些谱线系列，而且各种不同的碱金属原子具有非常相似的谱线系列。

碱金属原子的光谱线主要由4个线系组成：主线系、第一谱线系（漫线系）、第二辅线系（锐线系）和柏格曼线系（基线系）。

碱金属原子与氢原子在能级方面存在差异，而且谱线系种类也不完全相同。

原子实的极化和轨道贯穿理论很好的解释了这种差别。

进一步对碱金属原子光谱精细结构的研究证实了电子自旋的存在和原子中电子的自旋与轨道运动的相互作用，即自旋－轨道相互作用，这种作用较弱，由它引起了光谱的精细结构。

钠原子光谱及其相应的能级结构具有碱金属原子光谱和能级结构的典型特征。

本实验通过钠原子光谱的观察与分析，加深对有关原子结构、原子内部电子的运动、碱金属原子的外层电子与原子核相互作用以及自旋与轨道运动相互作用的了解，在分析光谱线和测量波长的基础上，计算钠原子中价电子的各能级和相应的量子亏损，绘制钠原子的部分能级图。

【实验原理】原子光谱是研究原子结构的一种重要方法。

1885年，巴尔末（J.J.Balmer ）根据人们的观测数据，发现了氢光谱的规律，提出了著名的氢光谱线的经验公式。

氢光谱规律的发现为玻尔理论的建立提供了坚实的实验基础，对原子物理学和量子力学的发展起了重要作用。

根据玻尔理论或量子力学中的相关理论，可得出对氢及类氢离子的光谱规律为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=222111~n n R H ν （2—1）其中，ν~为波数，HR 为氢的里德伯常数（109 677.58cm ）,1n 和2n 为整数。

钠是碱金属原子，核外有11个电子，其中622221p s s 这10个电子形成稳定的满壳层结构，并与原子核共同组成原子实，在最外层只有一个价电子。

在这一点上又与最简单的氢原子相似，因此纳原子光谱中各谱线的波数ν~，也可以用下列关系式表示： ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=222111~n n R ν （2—2）其中 R 为里德伯常数 (＝109737.31cm -1)，在氢原子光谱中，1n 和2n 都是正整数，相应于 1n ＝1，2，3，···等值，分别有赖曼谱系，巴耳末谱系，帕邢谱系等。