1. 原子基态
这个要到大学才学的吧
这是一张p轨道和d轨道的光谱项表
用来代表价层电子情况及其对应的各个项
就像我们描述单个电子就用n,l,m,ms四个量子数情况一样
描述一个原子基态情况的方法就是光谱项写法
光谱项的写法只考虑开壳层(未全部充满)的情况
闭壳层(全充满的轨道)不考虑
所以一般描述原子能量情况的光谱项都是只考虑价层的情况
因为价层一般都是未充满的
左侧第一行的符号代表是轨道及其填充电子的情况,比如p1就代表p轨道是开壳层且有一个电子填入,这样的例子比如钠,钾等元素
第二行的数字代表S总自旋量子数,箭头代表轨道内的电子排布(我们平时都是横过来写的,他是竖过来写的)
第三行的数字和符号代表L总轨道角动量量子数,数字代表总轨道角动量量子数是L=0,1,2。对应的符号描述分别是S,P,D。比如L=1的时候,用的符号就是P。(这里理解可以类比电子的角量子数l,当l=0,1,2。的时候我们分别会用s,p ,d。来表示一样)
第四行的数字代表这个状态原子的J总角动量量子数。L>=S的时候,J可以取2S+1个值,这个只有在写光谱支项的时候才会用到
最后一行就是表示的光谱支项的符号
左侧的上标代表2S+1,称作多重态
中间的字母就是L数值所对应的字母
如果只写这两项,就是光谱项
如果再加上右下角的下标代表J的值,那就是光谱支项,表中给出的是J的最大值(基态),但其实J可以有多个值
2. 写出基态 S, V 原子的能量最低的光谱项和光谱支项
能量最低的光谱项称为基谱项,能量最低的光谱支项称为基谱支项。原子的基谱项与基谱支项可由洪特规则确定,以下是求基谱项与基谱支项的简单方法:
(1) 在不违反Pauli原理前提下,将电子填入轨道,首先使每个电子ms尽可能大,其次使m也尽可能大;
(2) 求出所有电子的ms之和作为S,m之和作为L;
(3) 对少于半充满者,取J=L-S;对多于半充满者,取J=L+S。
如S原子,外层16个电子,电子排布为1s2 2s2 2p6 3s2 3p4,其中1s2 2s2 2p6 3s2 全充满,不计入光谱项。对于3p4四个电子,如下状态ms、m尽可能大:
n=3, l=1, m=1, ms=1/2;
n=3, l=1, m=1, ms=-1/2;
n=3, l=1, m=0, ms=1/2;
n=3, l=1, m=-1, ms=1/2。
则S=1/2-1/2+1/2+1/2=1,L=1+1+0-1=1。则基谱项为3P(3为左上角标)。
4个电子多于半充满,取J=L+S=1+1=2。故基谱支项为3P2(3为左上角标,2为右下角标)。
再如V原子,23个电子,电子排布为1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2,基中1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2全充满,不计入光谱项。对于3d3三个电子,如下状态ms、m尽可能大:
n=3, l=2, m=2, ms=1/2;
n=3, l=2, m=1, ms=1/2;
n=3, l=2, m=0, ms=1/2。
则S=1/2+1/2+1/2=3/2,L=2+1+0=3。故基谱项为4F(4为左上角标)。
3个电子少于半充满,取J=L-S=3-3/2=3/2,故基谱支项为4F3/2(4为左上角标,3/2为右下角标)。