多电子原子泡利原理.ppt

第五章多电子原子泡利原理 4 1氦及周期系第二族元素的光谱和能级 一 氦的光谱和能级 一套谱线都是单线结构 另一套谱线却有复杂的结构 氦具有两套能级 一套是单层的 另一套是三层的 1 氦的能级确实是两套 一套是单层的 另一套是三层的 2 氦的基态和第一激发态之间能量相差很大 是19 77电子伏特 二 镁的光谱和能级 铍 镁 钙 锶 钡 镭 锌 镉 汞的光谱与氦有相仿的结构 氦具有两个电子 镁具有12个电子 足见产生光谱的是两个价电子决定的 镁原子其余10个电子与核构成原子实 两个角动量的合成规则 则他们的总角动量为 4 2具有两个电子的原子态 一 不同的电子组态 只有一个电子的原子与只有一个价电子的原子的状态 由 一个电子或一个价电子的状态决定 有两个电子的原子与有两个价电子的原子的状态 由 两个电子或两个价电子的状态的组合决定 电子的状态的组合叫电子组态 电子的状态的组合叫电子组态 价电子的状态的组合叫价电子组态 原子的全部电子的状态的组合叫原子的电子组态 氦原子在基态时 电子组态是1s1s 镁原子在基态时价电子组态是3s3s 时 价电子组态是3s3p 二 不同的电子组态具有不同的能量 有时差别很大 氦在第一激发态时 电子组态是1s2s 例如 基态时 电子组态是1s1s 镁的第一激发态的价电子组态是3s3p 基态时的两个价电子组态是3s3s 能量有差别 但不很大原因 能量差别很大原因 三 同一种电子组态构成的不同原子态 3 3 两种极端的情形 四种运动 六种相互作用 1 ls耦合 那么两个自旋 这种作用方式称为ls耦合 s 1 0 s 1 0 想一想 对于一个具体的l来说 与此l值对应的j值有几个 是一个三重态 是一个单重态 解 所以它们合成的轨道总角动量为 即轨道总角动量 s 1 0 6 5 4 5 4 3 4 3 2 3 2 1 2 1 0 5 4 3 2 1 按ls耦合形成的原子态的表示符号格式为 能级层数 解 第一步先求l s 然后求每一对l s合成的j 最后由每一组lsj的值确定形成的原子态 得s 1 0 l 3 2 1 洪特定则 从一个电子组态按ls耦合形成诸能级中 1 那重数最高的 即s值最大的 能级位置最低 2 重数相同的能级中 那具有最大l值的位置最低 3 具有相同l s值的能级中 按j值排序 一种是j值小的能级低 这种排序称为正常次序 另一种是j值大的能级低 这种排序称为反常次序 镁 氦 求电子组态1s2s形成和原子态 一 三重态谁高 而l 0 所以j s 即j只有一值 也就是一个能级 求电子组态1s2p形成和原子态 一 三重态谁高 2 jj耦合 那么每个电子的自旋角动量和轨道角动量 这种作用方式称为jj耦合 每一组 的值确定一个原子态 表示格式为 第一个价电子的总角动量量子数的值 第一个价电子的总角动量量子数的值 原子的总角动量量子数的值 例题 电子组态是 p s 按jj耦合形成那些原子态 解 例题 电子组态是 p s 按jj耦合形成那些原子态 解 由价电子组态可知 同理 形成的原子态为 形成的原子态为 这四个能级的关系根据理论计算得出结果如下 ps 现在举例说明哪些是ls耦合 哪些是jj耦合 碳c 硅si 锗ge 锡sn 铅pb 基态时的价电子的组态如下 c2p2p si3p3p ge4p4p sn5p5p pb6p6p 基态的一个p电子激发到高一级的s态 就得到如下的组态 c2p3s si3p4s ge4p5s sn5p6s pb6p7s 这些组态的原子能级的实际情况根据观察如图158页5 7所示 5 3泡利不相容原理 镁 氦在基态时 3s3s 1s1s 没有 什么原因呢 泡利不相容原理 原子中不能有两个电子处在同一状态 标志电子态的量子数有五个 5 3泡利不相容原理 镁 氦在基态时 3s3s 1s1s 没有 什么原因呢 泡利不相容原理 原子中不能有两个电子处在同一状态 标志电子态的量子数有五个 5 3泡利不相容原理 镁 氦在基态时 3s3s 1s1s 没有 什么原因呢 泡利不相容原理 原子中不能有两个电子处在同一状态 标志电子态的量子数有五个 这些量子数名称和物理意义 代表的是什么 代表着能量的主要部分 和电子的运动区域大小 代表着轨道角动量的大小 也影响着能量 代表着自旋角动量的大小 是磁量子数 也叫轨道取向量子数 代表着轨道在外场中的取向也就是代表着角动量在z分量的值 是主量子数 是轨道角动量量子数 是自旋量子数 是自旋取向量子数 代表着自旋的取向 五个量子数不能完全相同 至少有一个量子数是不同的 区分电子状态的量子数只有4个 氦的基态中 两个1s电子 两个电子的 相同 相同 相同 必不同 分别是 这就是说两个电子的自旋必须相反 这样 0 因此自旋总角动量的量子数s只能是0 不能等于1 同科电子 两个同科电子形成的原子态比非同科的电子形成的原子态少 5 4复杂原子光谱的一般规律 仍然有两种极端情况 一种是按ls耦合 一种是按jj耦合 按ls耦合 l s l s l s 按jj耦合 j j j s 0是单一态 1是三重态 能级的结构重数等于2s 1 原子如果只有一个价电子 能级是双重的 有两个价电子 s成为1或0 形成三重态和单一态 有三个价电子时 是二个电子的结构上再加一个电子 四重态和双重态 5 5辐射跃迁的普用选择定则 单电子 或单价电子 原子 一 原子的宇称 原子的状态按电子空间分布可分为两类 奇宇称态偶宇称态 1s1s2s2p 1s2s3p3d 1s2p2p3d 1 跃迁只能发生在不同宇称的状态间 即 二 辐射跃迁的普用选择定则 2 如果原子的电子是ls耦合 如果原子的电子是ls耦