Спектры атомов. Термы атомов, страница 2

каждый из энергетических уровней, кроме S термов, расщеплен на два за счет спин-орбитального взаимодействия. Значение J равно J = L ± 1/2 при L  0 и J = 1/2 при L = 0. Правила отбора аналогичны приведенным выше.

Каждая линия расщеплена на две:

                                                   

                              <                                     n_j  = 2,3,4...

                                                  

Одна из побочных серий:

                           2²P_3/2     

                                         >      n_j²S_1/2 ,                  n_j = 3,4,5...

                           2² P_1/2

 

Вторая побочная (диффузная) серия состоит из 3 линий:

                          2²P_1/2

                                                            >   n_j²D_1/2 

                                        2²P_3/2                                                                        n_j = 3,4,5...

 

                          2²P_3/2    ^______    n_j²D_3/2

 

 

 

 

Спектры атомов с двумя и более электронами на S и P верхних  подоболочках

(Фриш, 238, 245,248)

Диаграмма Гротриана для атома гелия (1s² )

Оценка из диаграммы (n=2) для 2А~0.75 эВ.

Ртуть (Z=72,  ….. 5s²5p⁶5d¹⁰6s²)

Один р электрон вне замкнутой подоболочки в атомах :  B, Al, Ga, In, Tl.

B     1s²2s²2p¹                 Основной терм:    ²P_1/2

Al1s²2s²2p⁶3s²3p¹      Основной терм:     ²P_1/2

Термы В при возбуждении  р-электрона:

Электронные конфигурации						Термы
2s	2p	3s	3p	3d	4f
2 2 2 2 2 1	1 2	1	1	1	1	2P1/2,3/2  2S1/2                   2P1/2,3/2                                                          2D3/2,5/2                                                                           2F5/2,7/2 2S1/2    2P1/2,3/2  4P1/2,3/2,5/2   2D3/2,5/2

Алюминий  (z=13) и таллий (z=81)

Элементы с двумя р-электронами:  C, Si, Sn, Pb. 

C :   1s²2s²2p²      Основной терм:  ³P₀

 

Возможные термы C :

Электронные конфигурации						Термы
2s	2p	3s	3p	3d	4f
2 2 2 2 2	2 2 1 1 1	1	1	1	1	3P0,1,2           3P 0,1,2 3S1  3P0,1,2   3D1,2,3           3P0,1,2     3D1,2,3   3F2,3,4                              3D1,2,3     3F2,3,4   3G3,4,5	1S0            1P1 1S0   1P1   1D2 1S0   1D2   1F3 1D2   1F3  1G4

Углерод  (z=6) и германий  (z=32)

Элементы с тремя эквивалентными р - электронами:   N, P, As, Sb, Bi.

N:  1s²2s²2p³      Основной терм:    ⁴S_3/2

          Возможные термы N :

Электронные конфигурации				Термы
2p	2S	3p	3d
3 2 2 2	1	1	1	2P  2D   4S 2P   4P    2D   2S 2S   2P    2D   2F   4S   4D 2P   2D   2F   2G   4P     4D   4F

Азот N:  1s²2s²2p³     

Спектры рентгеновского излучения

Энергия электрона на внутренней оболочке:     

Для внутренних оболочек тяжелых элементов работает закон Мозли:

 

Спектры  рентгеновского  излучения

3 x 10¹⁶ Hz; 10^-3 – 10 nm: 124 eV до 1Mev

Натрий: потенциалы ионизации 3s - 5,15эВ;       2р - 31 эВ; 

2s - 63 эВ;   1s - 1041 эВ.

           

Характеристическое излучение Мо (Z= 42); Схема рентгеновских переходов

Энергия     

                                                 закон Мозли

термов замкнутой оболочки без одного электрона эквивалентны термам с  одним электроном.

В К оболочке имеем два электрона с квантовыми числами n = 1,  = 0, s = 1/2, j = 1/2 у каждого. Если один электрон убрать, то оставшаяся оболочка (один электрон) имеет L = 0, S = 1/2, J = 1/2, т.е. состояние ²S_1/2 (один уровень энергии).

Правила отбора          DL = ±1, DJ = 0,±1

            

Электронная конфигурация L - оболочки 2s²2p⁶. В этой оболочке в р состоянии находятся два электрона с  j = 1/2 и четыре электрона с j = 3/2.  Действительно, полный момент всех электронов в подоболочке Р равен нулю. Полный момент j каждого электрона может быть сосчитан методом определения всех значений проекций m_j =  + m_s . Величины проекций орбитального  и спинового моментов имеют значения  = +1,0,-1 и m_s = ±1/2 для каждого . Тогда, возможные значения m_j  равны:

m_j = 3/2 = (1 + 1/2)

 ;   ;

 .

Максимальные значения проекции  Следовательно, максимальный полный момент равен j = 3/2  и его должны иметь четыре электрона, отличаясь проекциями (m_s = ±3/2, ±1/2). Оставшиеся два электрона p подоболочки имеют проекции m_j = ±1/2, которые соответствуют полному моменту j = 1/2.

В заключение отметим, что атом, у которого отсутствует внутренний электрон, может также потерять энергию возбуждения в результате эффекта Оже, не испуская рентгеновского фотона, а передавая ее другому электрону из внешних оболочек. Это приводит к дополнительной ионизации атома, а всю энергию уносит вылетевший электрон.