§5.1he及第二族元素原子的光譜和能級(jí)

1、第五章 多電子原子,§5.1 He及第二族元素原子的光譜和能級(jí),鈹 Be：Z=4=2?12+2鎂 Mg：Z=12=2?(12+22)+2鈣 Ca：Z=20=2?(12+22+22)+2鍶 Sr：Z=38=2?(12+22+32+22)+2鋇 Ba：Z=56=2?(12+22+32+32+22)+2鐳 Ra：Z=88=2?(12+22+32+42+32+22)+2鋅 Zn：Z=30=2?(12+22

2、+32)+2鎘 Cd：Z=48=2?(12+22+32+32)+2汞 Hg：Z=80=2?(12+22+32+42+32)+2,1,一、氦原子的光譜和能級(jí),2,1. 氦原子的能級(jí),(1) 有兩套能級(jí)：一套單層，一套三層。,(2) 基態(tài)：,第1激發(fā)態(tài)：,第1激發(fā)電勢(shì)很大：19.77V,電離電勢(shì)也很大：24.47V,(3) 不存在來自(1s1s)的：,(4) 兩套能級(jí)之間無躍遷。,(5) 亞穩(wěn)態(tài)：,單電子躍遷選擇定則：,3,

3、的激發(fā)電勢(shì)：20.55V,兩套線系，分別產(chǎn)生于單層能級(jí)之間、三層能級(jí)之間的躍遷：,主線系：,銳線系：,漫線系：,基線系：,4,2. 氦原子的光譜,587.5963nm,587.5643nm,587.5601nm,,黃色D3線：1868年8月18日在太陽日珥的光譜中觀察到，從而發(fā)現(xiàn)了氦。,23P0>23P1>23P2,5,二、鎂原子的光譜和能級(jí),6,鎂原子的光譜和能級(jí)與氦原子很相似：有兩套光譜和兩套能級(jí)，能級(jí)一套單層，一套三層

4、。,1. 基態(tài)：,第1激發(fā)態(tài)：,第1激發(fā)電勢(shì)：2.7V,電離電勢(shì)：7.62V,2. 不存在來自(3s3s)的：,3. 兩套能級(jí)之間一般無躍遷，例外：,7,?=457.115nm,4. 能級(jí)33P2,1,0的間隔比氦原子的大， 而且能級(jí)次序不同：,33P2>33P1>33P0,激發(fā)電勢(shì)和電離電勢(shì)較低：,,,,,,,,8,§5.2 具有兩個(gè)價(jià)電子的原子態(tài),一、電子組態(tài),1. 電子組態(tài)是用電子的量子

5、數(shù)n、l描寫的狀態(tài),2. 不同的電子組態(tài)具有不同的能量,,,3. 電子的激發(fā),(1)基態(tài)中兩個(gè)電子都處于最低的s態(tài),如1s1s，3s3s,(2)He原子的諸激發(fā)態(tài)中一個(gè)電子處于1s態(tài)，另 一 個(gè)電子被激發(fā)到2s、2p、3s、3p、3d等態(tài)， 即 1s2s、1s2p、1s3s、1s3p、1s3d等組態(tài)。,(3)凡電子組態(tài)相同的，三重態(tài)的能級(jí)總低于 單一態(tài)中相應(yīng)的能級(jí)。,9,Mg原子：3s3p、3s3d、3s4s、3

6、s4p等組態(tài)。,,,10,,11,二、一個(gè)電子組態(tài)構(gòu)成的不同原子態(tài),原子的總角動(dòng)量：,四種運(yùn)動(dòng)之間有六種相互作用：,一般，G5(l2, s1)和G6(l1, s2)比較弱，可以不考慮。,其余四種相互作用的強(qiáng)弱可以有各種程度的不同。,對(duì)于具有兩個(gè)價(jià)電子的原子,12,,,,,,若j1>j2，則最小值為j1-j2，共有2j2+1個(gè)值；,若j1<j2，則最小值為j2-j1，共有2j1+1個(gè)值。,例1：已知j1=1，j2=3，求J1，

7、J2，J？,,解：,,,,1．角動(dòng)量合成的一般規(guī)律,13,j=4,3,2,例2：設(shè)有一個(gè)f電子和一個(gè)d電子，求L1，L2，L。,解：,14,?,L-S耦合,2. L-S耦合,(1),(2),(3),原子態(tài)為：,15,當(dāng)G1(s1, s2)、 G2(l1, l2) >>G3(l1, s1)、 G4(l2, s2)時(shí)：,能級(jí)的層數(shù)為：2s+1=3或1。既為3層或1層。,當(dāng)s=1時(shí)，j=l+1，l，l-1；能級(jí)為三重態(tài)。,例3：

8、試用L-S耦合法求sp電子組態(tài)的原子態(tài)。,解：,當(dāng)s=0時(shí)，j=l；能級(jí)為單一能級(jí)；,對(duì)于具有兩個(gè)價(jià)電子的原子,16,? P態(tài),? 單一態(tài),? 三重態(tài),?,?,?,?,例4：試用L-S耦合法求pd電子組態(tài)的原子態(tài)。,17,?,?,?,?,?,?,?,?,或：,解：,p電子：l1=1 d電子：l2=2,共形成了12個(gè)原子態(tài)。,3層 或 1層,F、D、P態(tài),18,?,?,?,?,洪特定則：同一電子組態(tài)形成的能級(jí)中

9、,朗德間隔定則：能級(jí)的二相鄰間隔同有關(guān)的二j值中較大那一值成正比，例如:,3．能級(jí)分裂的間隔和次序,(3)同一l值、j值不同的各能級(jí)的次序，有兩種情況:,(1) 重?cái)?shù)最高即s值最大的能級(jí)位置最低；,(2) 重?cái)?shù)相同的能級(jí)中，具有最大l值的能級(jí)最低；,倒轉(zhuǎn)次序：具有最大j值的位置最低。,正常次序：具有最小j值的位置最低。,19,例：用L-S耦合法求出pd電子組態(tài)的12個(gè)原子態(tài)。,單一態(tài)：1P1、1D2、1F3,三重態(tài)：3P2、3P1、3P

10、0,3D3、3D2、3D1,3F4、3F3、3F2,單一態(tài)(s=0)與三重態(tài)(s=1),重?cái)?shù)(s)相同，l不同的能級(jí),重?cái)?shù)(s)和l相同，j不同的能級(jí),能級(jí)間隔與j,觀注點(diǎn)：,20,4. j-j耦合,一般的原子態(tài)表示為:,21,當(dāng)G1(s1, s2)、 G2(l1, l2) <<G3(l1, s1)、 G4(l2, s2)時(shí)：,例5：試用j-j耦合法求sp組態(tài)的角動(dòng)量。,解：,比較L-S耦合：,均為四個(gè)態(tài)，總角動(dòng)量量子數(shù)相同