سلسلة شارب

سلسلة شارب هي سلسلة من الخطوط الطيفية في طيف الانبعاث الذري ، تنشأ عندما تنتقل الإلكترونات من مدارات s ذات الطاقة الأعلى في الذرة إلى مدار p ذي الطاقة الأدنى. تشمل هذه الخطوط الطيفية بعضها في نطاق الضوء المرئي، وتمتد إلى نطاق الأشعة فوق البنفسجية. تتقارب هذه الخطوط تدريجيًا مع ازدياد التردد، دون أن تتجاوز حد السلسلة. لعبت سلسلة شارب دورًا هامًا في فهم أغلفة الإلكترونات وأغلفتها الفرعية في الذرات، وقد استُخدم الحرف s للإشارة إلى مدار s الذري أو غلافه الفرعي.

للمتسلسلة الحادة نهاية معطاة بـ

${\displaystyle v={\frac {R}{\left[2+p\right]^{2}}}-{\frac {R}{\left[m+s\right]^{2}}}{\text{ حيث }}m=2,3,4,5,6,...}$

تنتج هذه السلسلة عن انتقالات من مدارات S ذات طاقة أعلى إلى أدنى مستوى طاقة P. أحد المصطلحات المستخدمة لتحديد هذه الخطوط هو: 1P-mS ^{[ 1 ].} لكن تجدر الإشارة إلى أن 1P تعني ببساطة أدنى مستوى طاقة P في الذرة، وأن التسمية الحديثة تبدأ من 2P، وتكون أكبر بالنسبة للذرات ذات العدد الذري الأعلى.

قد تحمل هذه المصطلحات تسميات مختلفة، مثل mS للأنظمة أحادية الخط، وmσ للأنظمة الثنائية، وms للأنظمة الثلاثية. ^{[ 2 ]}

بما أن مستوى الطاقة P ليس أدنى مستوى طاقة لذرة الفلز القلوي (بل مستوى الطاقة S هو الأدنى)، فإن سلسلة الخطوط الحادة لن تظهر كامتصاص في غاز بارد، ولكنها ستظهر كخطوط انبعاث. ويكون تصحيح ريدبيرغ أكبر ما يمكن بالنسبة لمستوى الطاقة S، حيث يخترق الإلكترون النواة الداخلية للإلكترونات بشكل أكبر.

يُشير حدّ هذه السلسلة إلى انبعاث الإلكترون ، حيث يمتلك الإلكترون طاقةً هائلةً تُمكنه من الهروب من الذرة. وعلى الرغم من أن السلسلة تُوصف بأنها حادة، إلا أن الخطوط قد لا تكون حادة. ^{[ 3 ]}

في الفلزات القلوية، يتم تقسيم مصطلحات P ${\displaystyle 2P_{\frac {3}{2}}}$و${\displaystyle 2P_{\frac {1}{2}}}$وهذا يتسبب في أن تكون الخطوط الطيفية عبارة عن أزواج ، مع تباعد ثابت بين جزئي الخط المزدوج.

^{[ 4 ]}

كانت السلسلة الحادة تسمى سابقًا السلسلة الفرعية الثانية، بينما كانت السلسلة المنتشرة هي السلسلة الفرعية الأولى، وكلاهما تابع للسلسلة الرئيسية . ^{[ 2 ]}

حد السلسلة الحادة هو نفسه حد السلسلة المنتشرة . في أواخر القرن التاسع عشر، أُطلق على هذين الحدين اسم السلاسل التكميلية.

في عام 1896، صاغ آرثر شوستر قانونه: "إذا طرحنا تردد الاهتزاز الأساسي من تردد تقارب السلسلة الرئيسية، نحصل على تردد تقارب السلسلة التكميلية". ^{[ 5 ]} لكنه أدرك في العدد التالي من المجلة أن ريدبيرغ كان قد نشر الفكرة قبل بضعة أشهر. ^{[ 6 ]}

قانون ريدبيرج شوستر: باستخدام الأرقام الموجية، يكون الفرق بين حدود السلسلة الحادة والمنتشرة وحدود السلسلة الرئيسية هو نفسه الانتقال الأول في السلسلة الرئيسية.

• هذا الفرق هو أدنى مستوى P. ^{[ 7 ]}

قانون رونج: باستخدام الأرقام الموجية، يكون الفرق بين حد السلسلة الحادة وحد السلسلة الأساسية هو نفسه الانتقال الأول في السلسلة المنتشرة.

• يمثل هذا الفرق أدنى مستوى طاقة للمستوى D. ^{[ 7 ]}

تتميز سلسلة شارب بأعداد موجية معطاة بالصيغة التالية: ${\displaystyle \nu _{s}=R\left({\frac {Z_{3p}^{2}}{3^{2}}}-{\frac {Z_{ns}^{2}}{n^{2}}}\right)n=4,5,6,...}$

سلسلة الصوديوم المنتشرة لها أرقام موجية معطاة بالصيغة التالية: ${\displaystyle \nu _{d}=R\left({\frac {Z_{3p}^{2}}{3^{2}}}-{\frac {Z_{nd}^{2}}{n^{2}}}\right)n=4,5,6,...}$

عندما يؤول n إلى اللانهاية، تنتهي المتسلسلات المنتشرة والحادة بنفس النهاية. ^{[ 8 ]}

يُرمز إلى سلسلة حادة من الخطوط الثلاثية بالحرف s والصيغة 1p-ms . أما سلسلة حادة من الخطوط الأحادية فترمز إليها بالحرف S والصيغة 1P-mS . ^{[ 3 ]}

يحتوي الكالسيوم على سلسلة حادة من الثلاثيات وسلسلة حادة من الأحاديات. ^{[ 11 ]}

يحتوي المغنيسيوم على سلسلة حادة من الثلاثيات وسلسلة حادة من الأحاديات. ^{[ 3 ]}

في جامعة كامبريدج، شرع جورج ليفينغ وجيمس ديوار في قياس أطياف عناصر المجموعات الأولى والثانية والثالثة بشكل منهجي في الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية التي تخترق الهواء. ولاحظا أن خطوط الصوديوم تتناوب بين الحادة والمنتشرة. وكانا أول من استخدم مصطلح "الحادة" لوصف هذه الخطوط. ^{[ 12 ]} وصنفا خطوط أطياف الفلزات القلوية إلى فئتين: الحادة والمنتشرة. وفي عام 1890، أُطلق على الخطوط التي ظهرت أيضًا في طيف الامتصاص اسم السلسلة الرئيسية. وواصل ريدبيرغ استخدام مصطلحي "الحادة" و"المنتشرة" لوصف الخطوط الأخرى، ^{[ 13 ]} بينما فضل كايزر ورونج استخدام مصطلح "السلسلة الثانوية" للإشارة إلى السلسلة الحادة. ^{[ 14 ]}

اكتشف أرنو بيرغمان سلسلة رابعة في الأشعة تحت الحمراء عام 1907، وأصبحت تُعرف باسم سلسلة بيرغمان أو السلسلة الأساسية. ^{[ 14 ]}

في عام 1896، اكتشف إدوارد سي. بيكرينغ سلسلة جديدة من الخطوط في طيف نجم زيتا بوبيس . كان يُعتقد حينها أنها سلسلة حادة للهيدروجين. وفي عام 1915، تم تقديم دليل على أنها في الواقع هيليوم متأين - هيليوم II . ^{[ 15 ] [ 16 ]}

وجد هاينريش كايزر وكارل رونج ويوهانس ريدبيرج علاقات رياضية بين الأرقام الموجية لخطوط انبعاث المعادن القلوية. ^{[ 17 ]}

قدم فريدريك هوند الترميز s و p و d و f للأغلفة الفرعية في الذرات. ^{[ 17 ] [ 18 ]} وقد اتبع آخرون هذا الاستخدام في ثلاثينيات القرن العشرين، وظلت هذه المصطلحات مستخدمة حتى يومنا هذا.