Fotoelektron spektroskopiyasi

Fotoelektron ham Rentegenelektron spektroskopiya
Tiykargi tusinikler:
Fotoelektron spektroskopiyasi (FES) bul - Atomlar hám molekulalardaǵı elektronlardıń salıstırmalı energiyasın anıqlaw ushın isletiletuǵın eksperimental usıl.
Fotoelektron spektrometrler ulgilerdi joqarı energiyalı nurlanıw Menen ionlastiriwda hám shıǵarılǵan elektronlardıń kinetik energiyasın anıqlaydı.
FES spektri elektron sanı hám elektron baylanısıw energiyasınıń baylanıslılıq grafigi bolıp tabıladı.

FES spektridagi shıńlar atomning túrli energetikalıq baganashalarindagi elektronlarǵa sáykes keledi. Eń tómen baylanısıw energiyalı shıńlar valent elektronlarǵa, eń joqarı baylanısıw energiyalı shıńlar bolsa yadro elektronlarına tiyisli bolıp tabıladı.

Fotoelektron spektroskopiyasi (FES) bul - atomlar hám molekulalardaǵı elektronlardıń salıstırmalı energiyasın anıqlaytuǵın tájiriybe usılı. Ximikler kóbinese materiallardıń elementar quramın úyreniw yamasa molekulalardaǵı xarakterli baǵlardı xarakteristikalaw ushın FES den paydalanadılar.
Fotoelektron spektroskopiyasi 1905-jılda Albert Eynshteyn tárepinen birinshi ret xarakteristikalanǵan fizikalıq qubılıs - fotoeffektga tiykarlanǵan. Fotoeffekt hádiysesi tómendegishe: metallarga jetkilikli nurlanıw berilgende elektronlar metall maydanınan ajralıp shıǵadı. Eger shıǵıp ketken elektronlardıń (fotoelektronlar dep ataladı ) kinetik energiyasın hám qozǵatıwshı nurlanıwdıń energiyasın bilsek, metall daǵı elektronlar energiyasın esaplawımız múmkin.
Fotoelektron spektroskopiyasi fotoeffekt hádiysesin metallardin ornına erkin atomlar yamasa molekulalarǵa qollaydı. FES de úlgi joqarı energiyalı nurlanıw menen bombardimon etiledi, úlgiden elektrondı shıǵarıw ushın ádetde rentgen nurları isletiledi. Shıǵarılǵan elektronlar úlgiden energiya analizatorga ótedi, onda olardıń kinetik energiyaleri anıqlanadı, keyin túrli kinetik energiyalı fotoelektronlar sanın esaplaytuǵın detektorǵa baradı.


Úlgiden elektrondı shıǵarıw ushın talap etiletuǵın energiya elektronıń ionlanıw energiyası yamasa baylanısıw energiyası dep ataladı. Elektrondı shıǵarıw ushın isletiletuǵın nurlanıw energiyasın bilemiz. Sonday etip, fotoelektronning kinetik energiyasın (KE) elektron anıqlaw arqalı biz úlgidegi elektronnıń baylanısıw energiyasın esaplawımız múmkin:
BE=hν−KEelektron​
Elektron foton járdeminde shıǵarılǵanda fotondagi artıqsha energiya fotoelektronga kinetik energiya retinde ótedi. Energiyanı saqlaw nızamına kore ionlastırıwshı fotonning energiyası baylanısıw energiyası hám fotoelektronlardin kinetik energiyası elektron jıyındısına teń bolıwı kerek:
Efoton​=BE+KEelektron​
Fotonning energiyası tómendegi baylanısıwǵa da iye:
Efoton​=hν
Bul jerde - Plank turaqlısı (6, 626×10 −34 J fotonning chastotası, birligi Gers Hz, Bul formulanı dáslepki formula menen teńlestirsak tómendegin alamız :

BE=hν−KEelektron

Atomdagi elektrondıń baylanısıw energiyası onıń yadro átirapında qanday jaylasqanına baylanıslı. Eń sırtqı baganadagi elektronlar (valent elektronlar ) yadrodan uzaǵıraq jaylasqanı ushın atomdagi barlıq elektronlarǵa qaraǵanda eń kishi baylanısıw energiyasına iye boladı. Soǵan kóre ishki baganadagi elektronlar (yadro elektronları ) kemrek yadroǵa jaqınlaw jaylasqan boladı, sol sebepli olar joqarı baylanısıw energiyasına iye.
FES tájiriybelerinen alınǵan maǵlıwmatlar bul fotoelektronlar sanı hám baylanısıw energiyası bolıp tabıladı. Ádetde baylanısıw energiyası bir buyım ushın elektron volt yamasa megajoul larda ańlatpalanadı. Elementlerdiń FES spektrida gorizontal kósher boylap jıljıǵanda baylanısıw energiyası azayadı. Bunı atom yadrosınan alıslaw dep túsiniw múmkin.
FES spektrida hár qıylı baylanısıw energiyaleri ayriqsha shıńlardı payda etedi. Atomning málim bir baganashasinda jaylasqan elektronları birdey baylanısıw energiyasına iye bolǵanı ushın hár bir shıń túrli baganashalarda jaylasqan elektronlarǵa tuwrı keledi. Shıńnıń baylanısıw energiyası elektrondı shıǵarıw ushın kerek bolǵan energiyanı, shıńnıń intensivligi bolsa baganadagi elektronlar sanın kórsetedi.
Li, dıń modellestirilgen FES spektrini kórip shıǵamız: elektron konfiguratsiyasi 1s2 2s1
FES spektridagi eki shıń litiyning 2 qıylı elektron tekshechasida (1s hám 2s ) jaylasqan elektronlarǵa sáykes keledi. Energiyası úlkenlew bolǵan shıńdıń intensivligi energiyası tómen shıńdan 2 ret kóp. Litiyning 1 s tekshechasida 2 s teksheshe qaraǵanda 2 ret kóp elektron bar, usınıń sebepinen energiyası bálent shıń litiydin 1s baganashasina tuwrı keliwi kerek.
Bul jaǵdaydı baylanısıw energiyasına boyınsha salıstırsak da, logikalıq jaqtan tuwrı boladı. Litiyning 1 s baganashasi yadroǵa 2 s baganashaga qaraganda jaqinraq jaylasqan hám yadroǵa kúshlilew tartıladı. Usınıń sebepinen 1s elektronlardı shıǵarıw ushın kóbirek energiya talap etiledi.
Litiyning 2s shıńınıń baylanısıw energiyası litiyning birinshi ionlanıw energiyasına teń, yaǵnıy litiy atomidan sırtqı (valent) elektronlardı shıǵarıw ushın zárúr bolǵan energiya muǵdarın kórsetedi. Biraq qarasak, 1s shıńınıń baylanısıw energiyası litiyning ekinshi ionlanıw energiyasına teń emes. Sebebi litiydan birinshi elektron shıǵarılǵannan keyin, 1s de jaylasqan elektronlar yadroǵa jáne de qattılaw tartıladı jáne bul bolsa elektronlardıń baylanısıw energiyasın jáne de asıwına sebep boladı.