Реферат: Состояния и уровни многоэлектронных атомов Орбитали и термы Векторная модель

По величине суммарного спина S вводится мультиплетность, равная 2S+1, и термы

получают дополнительное наименование – символ мультиплетности:

Результирующий символ атомного терма Рассел-Саундерса имеет вид

Резюме:

По этим признакам конфигурация порождает 15 микросостояний электронной оболочки, и они группируются в три терма:

18. Следующая поправка к энергии оболочки атома имеет релятивистское происхождение и непосредственно не связана с кулоновским эффектами. Она называется спин-орбитальным эффектом. Название «спин-орбитальное взаимодействие» устоявшееся, но физически не вполне точное. Это просто привычный термин... .

Спин-орбитальный эффект приводит к тому, что термы Рассел-Саундерса расщепляются на несколько подуровней, каждый из которых характеризуется внутренним квантовым числом, принимающим значения . Внутреннее квантовое число J определяет мо­дуль суммарного момента импульса электронной оболочки, а, соответственно, суммарного магнитного момента атома.

Спин-орбитальный эффект воз­никает в том случае, когда оба из независимых моментов импульса электронной оболочки атома, орбитальный и спиновый не равны нулю. Если же хотя бы один из них равен нулю, то спин-орбитальный эффект не имеет места.

19. Низший из атомных термов на шкале энергии (основной терм) определяется комбинацией трёх пра­вил Хунда. Они следующие:

1-е правило Хунда: В пределах орбитальной конфигурации основной терм обладает

макси­мальной мультиплетностью.

2-е правило Хунда: Если в пределах орбитальной конфигурации у нескольких термов муль­типлетность одинакова, то у основного терма орбитальный момент наибольший и квантовое число L максимальное.

3-е правило Хунда: Если в пределах орбитальной конфигурации орбитальный подуро­вень заполнен менее, чем наполовину, среди термов, возникающих в результате спин-орбиталь­ного расщепления, низшему отвечает минимальное внутреннее квантовое число J (нормаль­ный терм), а при заполнении орбитального подуровня более, чем наполовину, низший терм характеризуется максимальным внутренним квантовым числом J (обращённый терм).

Уточняя символы атомного терма Рассел-Саундерса за счёт включения спин-орбитального эффекта, записывают их в виде . Эти термы отражают схему последовательных приближений в учёте различных сла­гаемых полной энергии коллектива электронов в атомной оболочке в отсутствие внешних силовых полей.

В итоге термы, возникающие в основной конфигурации атома углерода, представлены следующим образом:

Во внешнем магнитном поле наблюдается дополнительное расщепление атомных уровней по атомному квантовому числу J. С учётом этого расщепления нумерация уровней осуществляется с помощью квантового числа M_J .

В завершение этого раздела приведём последовательность атомных уровней на каждой стадии последовательного уточнения картины взаимодействий...

Последовательность учёта электронных взаимодействий и энергетическая диаграмма атомных уровней (термов) для основной конфигурации np ² атома C (или Si ,...)

E

Существует очень простой приём определения основного терма атомной оболочки (мнемоническое правило Грегори).

Для этого в пределах высшего незавершённого подуровня распределяют электроны с максимально возможным спиновым распариванием. При этом по АО они распределяются таким способом, чтобы достигалось максимальное значение суммарного орбитального момента. В результате получаем микросостояние с экстремальными проекциями M _Lmax и M_Smax , значения которых совпадают с соответствующими числами L, S основного терма.

ПРИМЕР 1(атом C(p² )). M _Lmax =1+0; ® L_max =2; ® D; M_Smax =1/2+1/2; ® S_max =1; ®

® 2S_max +1=3 (триплет) ; Терм ³ D или точнее C (2p² ) ³ D

ПРИМЕР 2(атом Ti(d² )). M _Lmax =2+1; ® L_max =3; ® F; M_Smax =1/2+1/2; ® S_max =1; ®

® 2S_max +1=3 (триплет) ; Терм ³ F или точнее Ti (3d² ) ³ F

ПРИМЕР 3(атом Fe(d⁶ )). M _Lmax =2; ® L_max =2; ® D; M_Smax =5/2-1/2=2; ® S_max =2; ®