结构化学基础原子的结构和性质.ppt

碱金属原子光谱一般原子光谱观察到的都是价电子的光谱，碱金属的光谱类似氢原子的光谱。例如：通常观察到的钠的黄色谱线为3p-3s的跃迁谱线类似于氢原子的2p-1s跃迁，在没有磁场情况下，谱线分裂成两条第123页,共148页，星期六，2024年，5月多电子原子的能态同样跟微观状态对应，也可以用原子的量子数L,S,J来表示。多个电子的角动量z分量和自旋角动量z分量之间满足矢量加和原则，据此可以根据所有电子的量子数求算原子的量子数。多电子原子的光谱项求算原子总角动量的方法：1)先将每个电子的自旋和轨道角动量加和，然后对所有电子加和得到原子的总角动量，称为j-j耦合法。2)分别将所有电子的自旋和轨道角动量加和得到总自旋和轨道角动量，然后再加和得到原子的总角动量，称为L-S耦合法。第124页,共148页，星期六，2024年，5月多电子原子光谱项的推求1)在L-S耦合法下，先分别求出总轨道角动量和总自旋角动量z分量。2)根据mL,mS与L和S的关系推算L和S；3)再由L和S推求J。J=L+S……|L-S|受Pauli原理的限制，等价电子组态比对应的非等价电子组态的光谱项要少，推求步骤更麻烦。第125页,共148页，星期六，2024年，5月i)非等价电子组态由于两个电子主量子数或角量子数不同，因此它们的l,s取值是独立的，可以直接求算光谱项。例如:(2p)1(3p)1组态，共36种微观状态由l1=1,l2=1,可以推得L=0,1,2由s1=1/2,s2=1/2,可以推得S=0,1第126页,共148页，星期六，2024年，5月ii)等价电子组态由于电子的主量子数和角量子数相等，受Pauli原理的限制，微观状态数大大减少。例如:(np)2组态共有种微观状态10-1考虑到Pauli原理，两个p电子只能从6个微观状态中选择不同的两种10-1第127页,共148页，星期六，2024年，5月首先画出所有不违反Pauli原理的微观状态:然后按下列步骤计算、分类来确定谱项:第128页,共148页，星期六，2024年，5月微状态m10-1ML=?mMS=?ms210111000010-1-1-1-1-2001000-1-1100-101+1=21/2+（-1/2）=01+0=11/2+1/2=1依此类推(1)对每一个微状态将各电子的m求和得ML,将各电子的ms求和得MS第129页,共148页，星期六，2024年，5月ML=?m微状态m10-121100010-1-1-110-1-2并从ML列挑出ML=L，L-1，L-2,……,-L的（2L+1）个分量.这些分量的L值相同.(2)从ML列选出最大ML作为所求谱项的L值.210-1-2第130页,共148页，星期六，2024年，5月MS=?ms微状态ml10-1ML=?ml2111000010-1-1-1-1-210100-1-110-100000(3)从MS列选出与上述最大ML对应的最大MS,作为所求谱项的S值.从MS列挑出MS=S，S-1，S-2,……,-S的（2S+1）个分量(当然,这些分量要与上述L的每一个分量ML相对应).这些分量的S值相同.00000第131页,共148页，星期六，2024年，5月ML=?mlMS=?ms2S+1L微状态ml10-11100010-1-1-120110010000-1-11-100-1-201D1D1D1D1D(4)将(2)、(3)两步挑出的ML分量与MS分量一一组合，共有（2L+1）（2S+1）行组合方案，其L值相同，S值也相同，产生同样的谱项.第132页,共148页，星期六，202