La serie difusa es una serie de líneas espectrales en el espectro de emisión atómica que se originan cuando los electrones saltan entre los orbitales p y d más bajos de un átomo. El momento angular orbital total varía entre 1 y 2. Las líneas espectrales incluyen algunas en la luz visible y pueden extenderse hasta el ultravioleta o el infrarrojo cercano. Las líneas se acercan cada vez más entre sí a medida que aumenta la frecuencia, sin superar nunca el límite de la serie. La serie difusa fue importante en el desarrollo de la comprensión de las capas y subcapas de electrones en los átomos. La serie difusa ha dado la letra d al orbital atómico o subcapa d.
La serie difusa tiene valores dados por
La serie es causada por transiciones desde el estado P más bajo a orbitales D de mayor energía. Una terminología para identificar las líneas es: 1P-mD [1] Pero tenga en cuenta que 1P solo significa el estado P más bajo en la capa de valencia de un átomo y que la designación moderna comenzaría en 2P, y es más grande para átomos con números atómicos más altos.
Los términos pueden tener diferentes designaciones, mD para sistemas de una sola línea, mδ para dobletes y md para tripletes. [2]
Dado que el electrón en el estado de la subcapa D no es el nivel de energía más bajo para el átomo alcalino (el S lo es), la serie difusa no se mostrará como absorción en un gas frío, sino como líneas de emisión. La corrección de Rydberg es mayor para el término S, ya que el electrón penetra más en el núcleo interno de electrones.
El límite de la serie corresponde a la emisión de electrones , donde el electrón tiene tanta energía que escapa del átomo. [3]
En los metales alcalinos, los términos P se dividen en y . Esto hace que las líneas espectrales sean dobletes , con un espaciado constante entre las dos partes de la línea doble. [4]
Esta división se denomina estructura fina. La división es mayor para los átomos con un número atómico más alto. La división disminuye hacia el límite de la serie. Otra división ocurre en la línea más roja del doblete. Esto se debe a la división en el nivel D y . La división en el nivel D tiene una cantidad menor que en el nivel P y se reduce a medida que se acerca al límite de la serie. [5]
La serie difusa solía llamarse la primera serie subordinada, y la serie aguda la segunda subordinada, siendo ambas subordinadas a (menos intensas que) la serie principal . [2]
El límite de la serie difusa es el mismo que el límite de la serie aguda . A fines del siglo XIX, ambos se denominaban series suplementarias.
Las líneas espectrales de la serie difusa se dividen en tres líneas en lo que se denomina estructura fina . Estas líneas hacen que la línea general parezca difusa. La razón por la que esto sucede es que tanto los niveles P como D se dividen en dos energías muy espaciadas. P se divide en . D se divide en . Solo pueden tener lugar tres de las cuatro transiciones posibles porque el cambio de momento angular no puede tener una magnitud mayor que uno. [6]
En 1896 Arthur Schuster enunció su ley: «Si restamos la frecuencia de la vibración fundamental de la frecuencia de convergencia de la serie principal, obtenemos la frecuencia de convergencia de la serie suplementaria». [7] Pero en el siguiente número de la revista se dio cuenta de que Rydberg había publicado la idea unos meses antes. [8]
Ley de Rydberg Schuster: Utilizando números de onda, la diferencia entre los límites de las series difusa y aguda y el límite de la serie principal es la misma que la primera transición en la serie principal.
Esta diferencia es el nivel P más bajo. [9]
Ley de Runge: Utilizando números de onda, la diferencia entre el límite de la serie difusa y el límite de la serie fundamental es la misma que la primera transición en la serie difusa.
Esta diferencia es la energía de nivel D más baja. [9]
El litio tiene una serie difusa con líneas difusas promediadas alrededor de 6103,53, 4603,0, 4132,3, 3915,0 y 3794,7 Å. [10]
La serie difusa del sodio tiene números de onda dados por:
La serie aguda tiene números de onda dados por:
cuando n tiende a infinito las series difusa y aguda terminan con el mismo límite. [11]
Una serie difusa de líneas tripletes se designa con la letra de serie d y la fórmula 1p-md . La serie difusa de líneas singletes tiene la letra de serie S y la fórmula 1P-mS . [3]
El helio se encuentra en la misma categoría que los alcalinotérreos con respecto a la espectroscopia, ya que tiene dos electrones en la subcapa S, al igual que los otros alcalinotérreos. El helio tiene una serie difusa de líneas dobletes con longitudes de onda de 5876, 4472 y 4026 Å. El helio cuando está ionizado se denomina He II y tiene un espectro muy similar al del hidrógeno, pero desplazado hacia longitudes de onda más cortas. Éste también tiene una serie difusa con longitudes de onda de 6678, 4922 y 4388 Å. [14]
El magnesio tiene una serie difusa de tripletes y una serie aguda de singletes. [3]
El calcio tiene una serie difusa de tripletes y una serie aguda de singletes. [15]
En el caso del vapor de estroncio, las líneas más destacadas son las de la serie difusa. [16]
El bario tiene una serie difusa que va desde el infrarrojo al ultravioleta con longitudes de onda en 25515,7, 23255,3, 22313,4; 5818,91, 5800,30, 5777,70; 4493,66, 4489,00; 4087,31, 4084,87; 3898,58, 3894,34; 3789,72, 3788,18; 3721,17 y 3720,85 Å [17]
En la Universidad de Cambridge, George Liveing y James Dewar se propusieron medir sistemáticamente los espectros de elementos de los grupos I , II y III en luz visible y ultravioleta de onda más larga que se transmitía a través del aire. Observaron que las líneas del sodio alternaban entre agudas y difusas. Fueron los primeros en utilizar el término "difuso" para las líneas. [18] Clasificaron las líneas espectrales de los metales alcalinos en categorías agudas y difusas. En 1890, las líneas que también aparecían en el espectro de absorción se denominaron serie principal . Rydberg continuó utilizando aguda y difusa para las otras líneas, [19] mientras que Kayser y Runge prefirieron utilizar el término primera serie subordinada para la serie difusa. [20]
Arno Bergmann descubrió una cuarta serie en infrarrojos en 1907, y ésta pasó a conocerse como Serie de Bergmann o serie fundamental. [20]
Heinrich Kayser , Carl Runge y Johannes Rydberg encontraron relaciones matemáticas entre los números de onda de las líneas de emisión de los metales alcalinos. [21]
Friedrich Hund introdujo la notación s, p, d, f para las subcapas de los átomos. [21] [22] Otros siguieron este uso en la década de 1930 y la terminología se ha mantenido hasta el día de hoy.
![{\displaystyle v={\frac {R}{\left[2+p\right]^{2}}}-{\frac {R}{\left[m+d\right]^{2}}}\quad {\text{donde}}\;\,m=2,3,4,...}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d2d1179d84c568f4cb9c66c42414a5999eb2e736)
