Состояния и уровни многоэлектронных атомов
В результате проявляется энергетическая неравноценность отдельных групп микросостояний, возникающих при размещениях электронов на орбиталях внешнего валентного слоя. Эти микросостояния группируются на основе свойств независимых друг от друга суммарных квантовых векторов моментов импульса орбитального
и спинового 
движений электронов в оболочке атома.
Такие объединения микросостояний называются термами. В пределах каждого терма квантовое число проекции каждого из независимых моментов ML
и
MS
пробегает весь набор необходимых значений от максимального до минимального: MLmin
ML
MLmax
и
MSminMSMSmax
, откуда для них определяются общие суммарные характеристики терма L
=
MLmax
=|
MLmin
|
и S
=
MSmax
=|
MSmin
|
Терм оказывается одним из результирующих многоэлектронных уровней оболочки, возникающих в пределах электронной конфигурации оболочки. Характеристиками такого уровня долны быть орбитальная электронная конфигурация и суммарные орбитальное и спиновое квантовые числа.
В общем случае терм вырожден. Кратность вырождения это число микросостояний с равной энергией, объединённых в терм. На этой первой стадии приближения она определяется формулой (2
L
+1)
´
(2
S
+1).
Во втором приближении
учитываются энергетические поправки, появляющиеся за счёт спин-орбитального эффекта. Эти эффекты имеют релятивистское происхождение и формально вычисляются через энергии взаимодействий магнитных моментов орбитального и спинового происхождения. Эти поправки имеют второй порядок малости, и примерно на три порядка меньше энергии электронно-ядерных взаимодействий. Спин-орбитальный эффект вызывает дополнительное расщепление термов. Термы, порождаемые во втором приближении, также вырождены, и кратность вырождения равна (2
J
+1)
.
Для валентных задач особого значения эти эффекты не имеют, однако их роль в спектроскопии, особенно для её аналитических приложений важна.
Важно представлять себе, что вся картина построения микросостояний и термов это просто детальная схема описания дискретных коллективных энергетических уровней электронов. В этом смысле вся совокупность символов, включая первоначальное указание конфигурации, а затем детальное перечисление различных признаков терма, есть просто перечисление необходимых квантовых признаков оболочки. В этом качестве она играет ту же роль, что набор квантовых чисел у одноэлектронного атома.
Для интерпретации атомных спектров важны правила отбора. Они происходят из детального симметрийного анализа, и их наглядность невелика
Правила отбора для спектральных переходов в атомных спектрах:
1) Запрет по конфигурации:
«Невозможны спектральные переходы между термами в пределах одной конфигурации».
Орбитальные запреты:
2) Запрет по квантовому числу n:
«Невозможны спектральные переходы между АО без изменения главного квантового числа». n=0.
3) Правило отбора по квантовому числу l:
«Возможны спектральные переходы между АО с изменением азимутального квантового числа на ±1». l=0.
Запреты и условия по суммарным квантовым числам
4) Запрет по мультиплетности (или сохранение суммарного спина):
«Запрещены спектральные переходы между термами разной мультиплетности».Это правило отражает закон сохранения спина. S=0.
5) Условия по суммарному орбитальному квантовому числу L:
Смотрите также
Третья группа периодической системы
Атомы элементов данной группы содержат во внешнем слое
максимально по три электрона. Поэтому тенденция к дальнейшему присоединению
электронов (с пополнением внешнего слоя до октета) не может быть д ...
Экологические аспекты создания водородной энергетики (для учащихся
средней школы)
Введение в проблему водородной энергетики для учащихся 9 классов на
первом этапе возможно в виде как приведенных ниже выполненных самим учителем докладов,
так и небольших сообщений, подготовленных с ...
Что такое природный газ?
Еще три
века назад слова “газ” не существовало. Его впервые ввел в XVII веке голландский ученый Ван-Гельмонт. Оно определяло вещество, в
отличии от твердых и жидких тел способное ...