Файл: Столярчук В.Г. Строение атома и периодическая система элементов Д. И. Менделеева.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.07.2024
Просмотров: 122
Скачиваний: 0
|
|
|
|
|
- |
131 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
Если иа атом будет действовать вяеиее магнигчое поле, |
|||||||||||||||
то npi атом условии энергетический уровень, |
характеризую |
||||||||||||||
щийся квантовым числом полного углового момента |
J |
, р а с |
|||||||||||||
пад авто я ва |
27 |
+ I |
подуровней, соответствующих числу зна |
||||||||||||
чений, которые может иметь магнитноечиоло |
М |
, |
а |
именно; |
|||||||||||
+ J • • • • О • • « , |
+ ^ |
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Как уже отмечалось^, |
|
муль «платность о «о темы равна |
|||||||||||||
28+1, |
|
где |
. S - |
квантовое |
число, |
определяющее |
суммарный |
||||||||
спив |
avoMa, |
Мультиплетность |
терма |
совпадает |
с |
мультиплет - |
|||||||||
яоотью системы линь в случае |
тернов, характеризующихся |
||||||||||||||
числом |
L > $ |
,. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В олучае, |
если |
L £ |
$ |
, число значений |
j[ |
|
будет |
опре |
|||||||
деляться |
выражедием 2.L + |
I . |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Например, |
атом |
имеет |
один |
<? - |
элехтроа |
за |
пределами |
||||||||
заполненного |
уровня ^ |
- |
О - Z |
и |
$ = j . « # , |
тогда |
^ |
||||||||
может быть только |
1/2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Но в квантовой механике это состояние рассматривается, |
|||||||||||||||
как состоявие с гипотетической мультииетностью, |
равной |
||||||||||||||
23+ |
I . Таким образом, |
|
мультиплетность определяется |
только |
|||||||||||
выражением |
2^+1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Это объясняется |
тем, |
что существенным |
обстоятельством |
||||||||||||
для поведения терма является яе число его компонентов, >
величина результирующего момента |
спина, |
характеризующего |
||
ся квантовым числом |
0 . |
|
о |
|
Следует |
отметить, |
что правила |
Гунда |
обычно применима |
только для |
определения основного |
состояния. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 132 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Конкретные |
примеры: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
1. Для атома |
водорода |
|
электронная конфигурация |
основного |
|||||||||||||||
состояния |
|
будет |
I $ |
» при |
|
О, |
Ms= у - |
, |
тогда |
L - о, |
||||||||||
J= |
- |
j - |
.' (Условно выбирается |
только положительный |
|
знак, |
||||||||||||||
поскольку в отсутствии внешнего поля имеется только одно |
||||||||||||||||||||
состояние: |
|
J |
« |
L* |
S = |
- j - |
) . (фльтиплетность по |
формуле |
||||||||||||
(2$+I-2-J-+ |
|
|
1 = 2 |
) |
равна |
2. |
|
|
• |
|
|
|
|
|
||||||
|
Таким |
о б р а з о м ^ р м у л |
. основного |
терма |
для атома |
водорода |
||||||||||||||
1 обозначается |
символом: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
' В присутствии |
внешнего |
магнитного поля возникает два |
||||||||||||||||||
состояния |
|
- |
одно |
с |
вектором, ориентированным"параллельно п о |
|||||||||||||||
л о , |
а |
второе |
- |
с |
вектором |
у , |
направленным против поля. |
|||||||||||||
|
2 . |
Для атома |
г е л и я , имеющего |
электронную |
конфигурацию |
|||||||||||||||
I S* |
(полиостью |
заполненная |
S - |
орбнталь), L = О, |
5 - 0 , |
|||||||||||||||
/ • ° - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
мультиплетность |
равна |
1 ( о д н о |
состояние) . |
Терм основного |
|||||||||||||||
состояния |
|
атома |
гелия |
запишется |
|
$ 0 . |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
3. |
Элемент литг1 |
имеет |
три электрона, |
два из которых имеют |
|||||||||||||||
спаренные |
|
спины |
и находятся |
во внутренней |
оболочке, |
а |
один |
|||||||||||||
электрон |
находится |
во внеаней обг точке. Внутренняя |
оболочка |
|||||||||||||||||
заполнена и-не вносит вклада |
ни в L (Ю^- 0; |
для обоих |
электро |
|||||||||||||||||
нов, |
ни в |
|
S |
( т а к как |
S ~t |
|
) |
, |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
L |
и |
S |
определяются |
только внешним электроном: |
||||||||||||||
' . 1$ 2s'
Xi Is* "g ОТ] Щ m r a |
l=Q |
|
|
|
|
|
|
|
- |
133 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
Для J |
возможно |
одно |
значение |
1/2 |
|
|
|
|
|
||||||||
мультнплетность, т . е . число возможных ориентации, рав |
|||||||||||||||||
на 2 (по формуле 2$ + 1). |
Основной" терм состояния |
атома лж- |
|||||||||||||||
тия |
запиюетоя |
|
Sijz . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4. Элемент бериллий имеет два |
электрона |
на |
оболочке |
2й |
|||||||||||||
(структура гелия), основной терм состояния для бериллия |
|||||||||||||||||
запишется |
So |
, |
сортве^твупцее |
электронной конфигурации |
|||||||||||||
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1$ |
2$ |
(для |
ооновного |
|
состояния атома). |
|
|
|
|
|
|||||||
5. Для атома бора электронная |
конфигурации, |
для |
ооновно- |
||||||||||||||
го состояния запишется |
|
1 |
$ |
2S |
2р . |
|
|
|
|
|
|||||||
J |
, |
L |
ж В |
определяется |
только внепнМ' Р электроном. |
||||||||||||
|
|
|
1*1 |
|
me |
|
= i |
|
. L - J |
|
|
|
|
|
|||
мультяплетнооть |
равна |
|
2. |
Из формулу J - |
L |
+ |
3 |
АО |
L - $ |
||||||||
будет |
равна 3/2, |
1/2. |
"аяболев |
устойчивому |
состояв») атома |
||||||||||||
|
|
|
|
г' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отвечает терм |
|
ч/2 |
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
6. |
Распределение |
электронов |
по |
орбиЧаЛям для |
атома |
угле |
|||||||||||
рода |
имеет |
вид: |
|
|
|
|
IS |
2$ |
ЗР |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
С 1? 2$' |
2р! |
|
|
НЕ ШГ ЩИ |
|
|
|
|
|
||||||
Значение/, |
находятся |
сложением |
для |
всех |
электро |
||||||||||||
нов |
на |
нелмвооты) |
занятых |
Р - |
орбиталях: |
« |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
L |
- I |
+ |
0 « |
I . |
|
|
|
|
|
|
|
|
* - г |
г |
• • |
- 13ч - иультиплетность для атома углерода равна 3, т . е . имеет
ся три ориентации спинового чокента в магнитном поле: парал
лель ио, перпендикулярно |
и ан*типараллельно внешней; |
поле. |
|||||||||
/ - L +$ |
|
|
|
до L - $ , т . е . 2, I , О. |
|
||||||
Ним ее |
значение |
J |
* |
О отвечает |
минимально 1 энергии. |
||||||
По»току символ терна основного состояния атома углерода |
|||||||||||
имеет вид: |
Рв, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
7, |
Распределение |
электронов |
по орбиталям для атома азо |
||||||||
та имеет |
вид: |
|
|
|
{$* г$г |
|
2pi |
|
|||
|
|
|
|
|
|
М |
Н |
М |
Т\ |
|
|
|
|
Значение |
L - |
I |
+ 0 |
+ (-1) |
«= О. |
|
|||
|
|
|
|
|
S - |
3/2. |
|
д |
|
||
М/льтиметнооть |
будет |
равна |
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||||
J-L |
+$ |
= 0 * j- |
= |
Y |
|
|
(одно состояние). |
|
|||
Символ терма основного состояния атома азота будет |
|||||||||||
иметь |
вид |
$,/ |
и соответствует электронное конфигурации: |
||||||||
|
|
|
1г |
|
i s 1 г$г |
2Р\ |
|
|
|||
8. |
Распределение |
электронов по орбчталям для атома |
|||||||||
кислорода |
имеет |
вид: |
Н |
|
Н |
Н И |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
L - 2 + О + ( - Г) = 1. |
|
|||||
|
|
|
|
|
5 |
- ' |
I |
. • |
|
|
|
Цультиллетность |
равна |
3. |
J = |
1 + 1 |
|
||||||
Символ |
те±.ма |
освовво.о |
состояния |
атома кислорода |
будет |
||||||
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
иметь |
вид |
Я . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
