![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Спектроскопические методы – 7 семестр (сэ-091, нм-091)
- •3.6 Характеристика стационарных состояний одноэлектронного атома.
- •Тема 4. Электронные оболочки атомов и периодическая система
- •4.1. Квантовые числа электронов в сложном атоме и принцип Паули.
- •4.2. Электронные слои и оболочки и их заполнение.
- •4.3. Зависимость энергии электронов от орбитального кв. Числа.
- •4.4. Свойства элементов с заполненными и незаполненными оболочками.
- •4.5. Типы спектров различных элементов.
- •Тема 5. Основы общей систематики сложных спектров.
- •5.1. Сложение орбитальных и спиновых моментов и типы связи.
- •5.2. Общая характеристика нормальной связи.
- •Тема 6. Рентгеновские спектры.
- •6.1 Общая характеристика рентгеновских спектров поглощения и
- •6.2. Внутренняя конверсия рентгеновского излучения.
- •Тема 7. Явление зеемана и магнитный резонанс.
- •7.1. Расщепление уровней энергии в магнитном поле.
- •7.2. Общая картина зеемановского расщепления спектральных линий.
- •Тема 8. Явление Штарка.
- •8.1. Общая характеристика явления Штарка.
- •8.2. Явление Штарка для атомов в общем случае.
- •Часть 3. Молекулярная спектроскопия
- •Тема 9. Разделение энергии молекулы на части и основные типы спектров
- •Характеристики переходов и интенсивности в случае спектров поглощения и испускания
4.4. Свойства элементов с заполненными и незаполненными оболочками.
Физические и химические свойства элементов определяются слабо связанными электронами во внешних оболочках. Элементы с аналогичными конфигурациями внешних электронов, отличающимися только главными кв. числами при тех же орбитальных числах, обладают схожими свойствами и относятся к той же химической группе.
Так, для oелочных
металлов характерно наличие одного
внешнегоs-электрона: уLi– 2sэлектрон, уNa– 3s…
Для элементовIII-ей группы
– 3 внешних электрона::B– 2s22p2;Al– 3s23p…
Число внешних электронов определяет максимальную валентность элемента.
Особой устойчивостью
обладают элементы с заполненными
внутренними оболочками, у которых
отсутствуют слабо связанные внешние
электроны – это инертные газы с
конфигурациями электронов последней
заполненной оболочки
.
Эти элементы химически неактивны.
С точки зрения спектроскопических свойств важную роль играет отличие заполненных и незаполненных оболочек.
Утверждение 1. Для заполненной оболочки (или совокупности таких оболочек) значения орбитального, спинового и полного моментов количества движения=нулю, и ей соответствует один невырожденный уровень энергии; т.е. L=0, S=0, J=0 (4.6)
С точки зрения наглядных представлений можно сказать, что для заполненной оболочки происходит полная компенсация орбитальных и спиновых моментов отдельных электронов.
Состояние (6.6)
обозначается
.
S– указывает на значенияL=0;
Индекс 1 – даёт мультиплетность æ = 2S+1 – число возможных ориентаций полного спинового момента, равного в данном случае 1.
Индекс 2 – указывает значение J=0.
Утверждение 2. Для неполностью заполненной оболочки (или совокупности таких оболочек) получается ряд возможных значений, характеризующих её моментов количества движения, и ей соответствует ряд уравнений энергии.
Это обьясняется тем, что полной компенсации орбитальных и спиновых моментов электронов уже не происходит. Они могут складываться различным образом, и получится ряд состояний.
Вследствие взаимодействия моментов эти состояния будут обладать различной энергией, т.е. получается ряд уравнений энергии.
Определение: основными характеристиками уровнейэнергии являетсячёткость уровнейизначения квантового числа J, определяющего значения полного мех. момента атома.
I Чётность всех уровней и соответствующих им состояний определённой электронной конфигурации одинакова. Так можно говорить очётныхи онечётных конфигурациях.
Правило:
- если
конфигурация содержит чётное число
электронов с нечётным
,
то
она является чётной;
если конфигурация содержит нечётное число электронов с нечётным
, то она является нечётной;
конфигурации, содержащие только электроны с чётным
всегда чётные.
[нечётные
:p,f…; чётные
:s,d…]
Все конфигурации, состоящие только иззаполненных оболочек, являютсячётными, т.к. содержатвсегда чётноечисло электронов любого рода.
Конфигурации с незаполненнымиоболочками могут быть как чётными, так и нечётными, причём их чётность определяется только электронами в незаполненных оболочках.
Например, кремний:
-
чётная конфигурация, т.к. содержащая
чётное число нечётных р – электронов
в незаполненной оболочке 3р.
фосфор:
-
нечётная конфигурация, т.к. содержит
нечётное число нечётных р – электронов
в оболочке 3р.
Уровни нечётных конфигураций принято в атомной спектроскопии обозначать индексом “О” справа сверху от символа уровня, а уровни чётных конфигураций пищутся без индекса.
II Квантовое число Jдля уровней конфигурации с незаполненными оболочками всегда принимает ряд значений, причём при чётном числе электронов в атоме все значенияJбудут целыми, а при нечётном числе электронов – полуцелыми.