结构化学2.9节概要.ppt

第二章 原子结构与性质 L-S偶合方案矢量进动图 原子光谱项记作2S+1L, 光谱支项记作2S+1LJ , 其中 L 以大写字母标记: L= 0 1 2 3 4 5 …… S P D F G H …… (注意两处S的不同含义: 光谱支项中心若为S, 那是L=0的标记; 光谱支项左上角的S则是总自旋角动量量子数, 对于具体的谱项是一个具体值). 只求光谱基项的快速方法: (1)在不违反Pauli原理前提下，将电子填入轨道，首先使每个电子 ms 尽可能大，其次使 ml 也尽可能大； (2) 求出所有电子的 ms 之和作为 S，MS=∑(ms)i; ml 之和作为 L，ML=∑mi ； (3) 对少于半充满者，取J=L-S；对多于半充满者，取J=L+S. 等价电子的“电子—空位”互补关系 一般 n 个电子的某个组态的光谱项与含有n个空位的组态的光谱项相同，如 p2 和 p4 ，d2 和 d8 ，称为互补态。 有了电子组态的光谱项，求原子的光谱项就很容易了。 例如：H ： 1s1 He ：1s2 Li: 1s2 2s1 L= l =0，S = s =1/2 ? 2S J=1/2 ? 2 S 1/2 L=0，对应的S=0 ? 1S（经验法） J=0 ? 1 S 0 与H完全相同2S 、2 S ? 原子光谱项对应能级的相对大小遵守Hund规则 在原子的同一组态中，S 值越大，能量越低； S 相同时，L 值越大，能量越低； L 和 S 值均相同，电子少于和等于半充满时，J 小 者能量低，称为正光谱项；电子多于半充满时， J 值 越大能量越低，称为反光谱项。 2.9.3 原子能级和洪特规则 光谱基项的确定: Hund规则 光谱项中，表示能量最低的光谱支项——光谱基项 Hund规则适用的范围： (1) 由基组态而不是激发组态求出的谱项； (2) 只用于挑选出基谱项，而不为其余谱项排序！ 例如 光谱基项为 对少于半充满者，取J=L-S； 对多于半充满者，取J=L+S. 写出下列原子能量最低的光谱支项的符号: (a) Si; (b) Mn; (c) Br; (d) Nb; * * * * * Chapter 2. Atomic Structure and property 原子的基态(ground state)：通常情况下，原子中的各个电子都尽可能处于最低能态，从而使整个原子的能量最低，原子的这种状态称为基态。 原子的激发态(excited state)：当原子受到外来作用 (例如光照或外来电子的冲击)时，它的一个或几个电子吸收能量后跃迁到较高能级，从而使原子处于能量较高的状态，此状态称为激发态。 激发态不稳定，原子随即跃迁回到基态。与此相应的是原子以光的形式或其他形式将多余的能量释放出来。 原子从某激发态回到基态，发射出具有一定波长的一条光线，而从其他可能的激发态回到基态以及在某些激发态之间的跃迁都可发射出具有不同波长的光线，这些光线形成一个系列(谱)，称为为原子发射光谱。 当一束白光通过某一物质，若该物质中的原子吸收其中某些波长的光而发生跃迁，则白光通过物质后将出现一系列暗线，如此产生的光谱成为原子吸收光谱。 原子的光谱是原子结构（电子结构）的反映，是由结构决定的。不同元素的原子，结构不同，能级不同，因而其光谱的性质（成分和强度）也不同。光谱和结构之间存在着一一对应的内在联系。 原子的光谱（光谱实验）是与原子所处的能级有关，而原子的能级与原子的整体运动状态有关。 2.9 原子能级和光谱 由主量子数n、角量子数 l 描述的原子中电子排布方式称为原子的电子“组态(configuration)”。 对于多电子原子，给出电子组态仅仅是一种粗略的描述，更细致的描述需要给出原子的“状态(state)” , 而状态可由组态导出。描述原子的状态可以用原子光谱项(Spectroscopic Term)。 2.9.1 原子的状态和量子数 对于单电子原子，