1、第五章 多电子原子,5.1 He及第二族元素原子的光谱和能级,铍 Be：Z=4=212+2镁 Mg：Z=12=2(12+22)+2钙 Ca：Z=20=2(12+22+22)+2锶 Sr：Z=38=2(12+22+32+22)+2钡 Ba：Z=56=2(12+22+32+32+22)+2镭 Ra：Z=88=2(12+22+32+42+32+22)+2锌 Zn：Z=30=2(12+22+32)+2镉 Cd：Z=48=2(12+22+32+32)+2汞 Hg：Z=80=2(12+22+32+42+32)+2,1,一、氦原子的光谱和能级,2,1. 氦原子的能级,(1) 有两套能级：一套单层，一套三层。
2、,(2) 基态：,第1激发态：,第1激发电势很大：19.77V,电离电势也很大：24.47V,(3) 不存在来自(1s1s)的：,(4) 两套能级之间无跃迁。,(5) 亚稳态：,单电子跃迁选择定则：,3,的激发电势：20.55V,两套线系，分别产生于单层能级之间、三层能级之间的跃迁：,主线系：,锐线系：,漫线系：,基线系：,4,2. 氦原子的光谱,587.5963nm,587.5643nm,587.5601nm,黄色D3线：1868年8月18日在太阳日珥的光谱中观察到，从而发现了氦。,23P023P123P2,5,二、镁原子的光谱和能级,6,镁原子的光谱和能级与氦原子很相似：有两套光谱和两套能
3、级，能级一套单层，一套三层。,1. 基态：,第1激发态：,第1激发电势：2.7V,电离电势：7.62V,2. 不存在来自(3s3s)的：,3. 两套能级之间一般无跃迁，例外：,7,=457.115nm,4. 能级33P2,1,0的间隔比氦原子的大， 而且能级次序不同：,33P233P133P0,激发电势和电离电势较低：,8,5.2 具有两个价电子的原子态,一、电子组态,1. 电子组态是用电子的量子数n、l描写的状态,2. 不同的电子组态具有不同的能量,3. 电子的激发,(1)基态中两个电子都处于最低的s态,如1s1s，3s3s,(2)He原子的诸激发态中一个电子处于1s态，另 一 个电子被激发
4、到2s、2p、3s、3p、3d等态， 即 1s2s、1s2p、1s3s、1s3p、1s3d等组态。,(3)凡电子组态相同的，三重态的能级总低于 单一态中相应的能级。,9,Mg原子：3s3p、3s3d、3s4s、3s4p等组态。,10,11,二、一个电子组态构成的不同原子态,原子的总角动量：,四种运动之间有六种相互作用：,一般，G5(l2, s1)和G6(l1, s2)比较弱，可以不考虑。,其余四种相互作用的强弱可以有各种程度的不同。,对于具有两个价电子的原子,12,若j1j2，则最小值为j1-j2，共有2j2+1个值；,若j1G3(l1, s1)、 G4(l2, s2)时：,能级的层数为：2s
5、+1=3或1。既为3层或1层。,当s=1时，j=l+1，l，l-1；能级为三重态。,例3：试用L-S耦合法求sp电子组态的原子态。,解：,当s=0时，j=l；能级为单一能级；,对于具有两个价电子的原子,16, P态, 单一态, 三重态,例4：试用L-S耦合法求pd电子组态的原子态。,17,或：,解：,p电子：l1=1 d电子：l2=2,共形成了12个原子态。,3层 或 1层,F、D、P态,18,洪特定则：同一电子组态形成的能级中,朗德间隔定则：能级的二相邻间隔同有关的二j值中较大那一值成正比，例如:,3能级分裂的间隔和次序,(3)同一l值、j值不同的各能级的次序，有两种情况:,(1) 重数最高
6、即s值最大的能级位置最低；,(2) 重数相同的能级中，具有最大l值的能级最低；,倒转次序：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电子组态的12个原子态。,单一态：1P1、1D2、1F3,三重态：3P2、3P1、3P0,3D3、3D2、3D1,3F4、3F3、3F2,单一态(s=0)与三重态(s=1),重数(s)相同，l不同的能级,重数(s)和l相同，j不同的能级,能级间隔与j,观注点：,20,4. j-j耦合,一般的原子态表示为:,21,当G1(s1, s2)、 G2(l1, l2) G3(l1, s1)、 G4(l2, s2)时：,例5：试用j-j耦合法求sp组态的角动量。,解：,比较L-S耦合：,均为四个态，总角动量量子数相同。,22,p电子：,s电子：,例6：试用j-j耦合法，求pd组态的原子态。,比较L-S耦合：,均为十二个态，总角动量量子数相同。,23,p电子：,解：,d电子：,5. 两种耦合的比较,(1) 同一电子组态在两种耦合中形成的原子态的数目相同，而且代表原子态的J 值相同。,(2) 两种耦合形成的能级间隔不同。,24,
