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1、书写原子光谱项总结 原子光谱项总述原子中个别电子的运动状态用n、l、m、ms四个量子数表示，而用L、S、J、MJ四个量子数描绘原子整体的状态。原子微观状态数以价电子电子组态为2p2的原子为例，p轨道上的电子可能有6种状态(p轨道的m取值为1,0；ms的取值为12)，而p轨道上的两个电子不可能有两种一样的状态，故可能出现的情况数为C62=15，故p假设电子组态为2s12p1，s轨道电子可能的状态有2种(m取值为0；ms的取值为12)，p轨道电子可能状态为6种，故微观状态数假设电子组态为2p13p1，那么p轨道的电子有6种状态，因为两个电子的n不一样，所以不用考虑会出现一样的状态，故微观状态数=6
2、6=12。角动量角动量守恒原理：在没有外界影响下，一个微粒的运动或包含假设干微粒运动的体系，其总角动量是保持不变的。对于多电子体系，由于静电作用，各电子轨道运动必定会互相作用，个别电子的角动量就不确定，但所有电子的角动量是保持不变的，而且在某一方向上有恒定的分量。L-S耦合(罗素-桑德森耦合)：角动量包含着轨道角动量和自旋角动量，该耦合的方式是，先将各个原子的轨道角动量组合起来，得到原子总的轨道角动量L，再将各个原子的自旋角动量组合起来，得到总的自旋角动量S，最后将得到的L和S进展组合，得到原子总的角动量J总轨道角动量量子数L(1)量子力学证明：原子总轨道角动量是量子化的，L的大小由原子总轨道
3、角动量量子数L决定,L的大小为L=LL+1?，(2)原子总轨道角动量量子数L的取值与两个需要耦合的电子的角量子数l有关，l1+(3)例如，电子组态为p2，那么两个电子的角动量为l1=1,l2=1,故2L0，L的取值为0,1,2。假如电子组态为p1d1，那么l1=(4)L对应的光谱符号L01234567光谱符号SPDFGHIK(5)原子总轨道角动量在z轴的分量为Lz，其大小为Lz=ML?，ML为总轨道磁量子数，Mm为各个电子磁量子数的总和(6)各个支壳层(n,l一样的轨道)假设填满了电子，那么称之为闭壳层。对于s2、p6、d10、f14等闭壳层而言，其总轨道角动量量子数L=0总自旋角动量量子数S
4、(1)量子力学证明，总自旋角动量是量子化的。S的大小由原子总轨道角动量量子数S决定,S的大小为S=(2)S的取值为s(3)原子总自旋角动量在磁场方向上的分量为Sz，其大小为Sz=MS?，MS为总自旋磁量子数，决定总自旋M(4)对于s2、p6、d10、f14等闭壳层而言，其总自旋角动量量子数S=0总角动量量子数J(1)J的取值为L+S,L+S-1,L+S-2,L-S(2)原子总角动量在磁场方向上的分量为Jz，其大小为Jz=MJ?原子光谱项(1)对原子的同一个组态而言，假设不计轨道-自旋的互相作用，且在没用外磁场的作用下，L和S一样，那么能量一样，故把同一个L和S的诸多状态合称为光谱项(2)将2S
5、+1L称为光谱项，将2S+1LJ称为光谱支项，由于电子间的轨道-轨道互相作用和自旋-自旋互相作用而产生不同的L、S。L、S构成光谱项，表示一个能级。由于电子间的轨道-自旋互相作用，每个光谱项又分裂为假设干光谱支项，每个光谱支项的总角动量在外磁场下有2J+1个分量。当没有外磁场时，为2J+1个简并态，有外磁场时分裂为2J+1(3)对于单价电子的电子组态，例如2s1：l1=0，故L=0；所以其光谱项为22S由于L=0,S=1所以光谱支项为2S12；总的微观状态数为4(4)电子组态为2s13s1：l1=0,l2=0，所以其光谱项为3S和eq oac(,1)对于3S而言，L=0,S=1，所以光谱支项为
6、3S1eq oac(,2)对于1S而言，L=0,S=0，所以光谱支项为3S0总的微观状态数为3+1=4(5) 电子组态为2s12p1：l1=0,l2=1，所以其光谱项为3P和eq oac(,1)对于3P而言，L=1,S=1，所以光谱支项为3P2、3P1、3P0eq oac(,2)对于1P而言，L=1,S=0，光谱支项为1P1总的微观状态数为5+3+1+3=12(5) 电子组态为2p13p1：l1=1,l2=1，所以其光谱项为3D、1D、3P、1Peq oac(,1)对于3D而言，L=2,S=1，所以光谱支项为3D3、3D2、3D1eq oac(,2)对于1D而言，L=2,S=0，所以光谱支项为
7、1D2eq oac(,3)对于3P而言，L=1,S=1，所以光谱支项为3P2、3P1、3P0eq oac(,4)对于1P而言，L=1,S=0，所以光谱支项为1P1eq oac(,5)对于3S而言，L=0,S=1，所以光谱支项为1S1eq oac(,6)对于1S而言，L=0,S=0，所以光谱支项为1S0总的微观状态数为7+5+3+5+5+3+1+3+3+1=36(6)对于np2电子组态，因为泡利不相容原理，并不是所有L和S都能互相结合，可以根据表格法得到光谱项。根据表格：10-11210010-1-10-1-2最上面一行和最左边一列为电子可能的磁量子数m值，表内是对应的ML值。而S的取值为1,0
8、eq oac(,1)当S=1时，表示两个电子自旋方向一样，为了保证两个电子状态不一样，两个电子磁量子数m不能一样。那么ML的可能取值为1,0，-1，即表中的红色数值，对应的L为1，光谱项为3P。eq oac(,2)当S=0时，对两个电子的m没有限制，故可以任意取值。那么ML的可能取值为剩下的2,1,0,-1,-2即表中的绿色，和0，即表中的橙色。分别对应的光谱项为1D、1S(7)对于可填充m个电子的亚层，那么亚层上n个电子和有m-n个电子的亚层的光谱项一样，例如np2和np4的光谱项一样。因为闭壳层的总角动量为0，所以np2和np4的总角动量大小相等，方向相反，具有互补性。(8)原子光谱项对应能级的大小eq oac(,1)原子在同一组态下，S越大，能级越低eq oac(,2)S一样时，L越大，能级越低eq oac(,3)S、L一样时，在电子半充满前，J越小，能级越低；在电子半充满后，J越小，能级越高。(8)基谱项：组态中能级最低的光谱项；基谱支项：能级最低的光谱支项第 页 共 页
