第二章 一、原子光谱 光分析导论 atom spectrum an introduction to 二、分子光谱 optical analysis molecular spectrum 第二节 原子光谱与分子光谱 atom spectrum and molecular spectrum 下一页 0526:30
05:26:30 第二章 光分析导论 一、原子光谱 atom spectrum 二、分子光谱 molecular spectrum 第二节 原子光谱与分子光谱 an introduction to optical analysis atom spectrum and molecular spectrum
原子光谱 铁谱 235060708090240.0102.03.040245.06.0 A/nn 原子光谱产生于原子外层电子能级的跃迁 它不但取决于外层电子的运动状态,也取 决于电子间的相互作用 原子的能级通常用光谱项符号来表示 n2S+1L n:主量子数;2S+1:谱线多重性符号; L:总角量子数;J:内量子数 05:26:30
05:26:30 一 、 原子光谱 原子光谱产生于原子外层电子能级的跃迁 ，它不但取决于外层电子的运动状态，也取 决于电子间的相互作用。 原子的能级通常用光谱项符号来表示 n 2S+1LJ n：主量子数；2S+1：谱线多重性符号； L：总角量子数； J ：内量子数
1.光谱项符号 原子外层有一个电子时,其能级可由四个量子数 决定 主量子数n;角量子数l;磁量子数m;自旋量 子数s; 原子外层有多个电子时,其运动状态用主量子数 n;总角量子数L;总自旋量子数S;内量子数J描述 05:26:30
05:26:30 1.光谱项符号 原子外层有一个电子时，其能级可由四个量子数 决定： 主量子数 n；角量子数 l；磁量子数 m；自旋量 子数 s； 原子外层有多个电子时，其运动状态用主量子数 n；总角量子数L；总自旋量子数S；内量子数J 描述 ；
总角量子数L L=∑l 外层价电子角量子数的矢量和,两个价电子时 L=l1+l2|,|l1+l2-1, L=0,1,2,3, 分别用S,P,D,F…,表示 例:碳原子,基态的电子层结构(1s)2(2s)2(2p)2, 两个外层2p电子:l1=l2=1;L=2,1,0; 05:26:30
05:26:30 总角量子数L L=∑ l 外层价电子角量子数的矢量和，两个价电子时 L=| l 1+ l2 | ， | l 1+ l2 -1|，······，| l 1 - l2 | L=0，1，2，3，······， 分别用S，P，D，F ······，表示 例：碳原子，基态的电子层结构(1s)2 (2s)2 (2p)2 ， 两个外层2p电子：l 1=l2 =1； L=2，1，0；
总自旋量子数S: S=∑s;外层价电子自旋量子数的矢量和 S=0,1,2, ,S正整数(价电子为偶数) 或=0,1/2,3/2,……,S半整数(奇数) 例:碳原子,基态的电子层结构()2(2s)2(2p)2, 两个外层2电子:S=1 L与S之间存在相互作用;可裂分产生(2+1)个能级; 这就是原子光谱产生光谱多重线的原因,称为谱线的多 重性; 05:26:30
05:26:30 总自旋量子数S： S =∑ s ；外层价电子自旋量子数的矢量和 S =0 ， 1， 2，······， S 正整数（价电子为偶数） 或 = 0 ， 1/2，3/2 ，······， S 半整数（奇数） 例：碳原子，基态的电子层结构(1s) 2 (2s) 2 (2p) 2 ， 两个外层2p电子：S =1 L与S之间存在相互作用；可裂分产生(2 S +1)个能级； 这就是原子光谱产生光谱多重线的原因，称为谱线的多 重性；
例:钠原子,一个外层电子,1s232p3 S=1/2;因此:M=2(S)+1=2;双重线; 碱土金属:两个外层电子, 自旋方向相同时,S=1/2+1/2=1,M=3;三重线; 自旋方向相反时,S=1/2-1/2=0,M=1;单重线; 05:26:30
05:26:30 例：钠原子，一个外层电子，1s 22s 22p 63s 1 S =1/2；因此：M =2( S ) +1 = 2；双重线； 碱土金属：两个外层电子， 自旋方向相同时，S =1/2 + 1/2 =1， M = 3；三重线； 自旋方向相反时，S =1/2 － 1/2 =0， M = 1；单重线；
内量子数J: 内量子数J取决于总角量子数L与总自旋量子数S的矢量和 J=(L+S),(+S-1),…,-S 若L≥S;其数值共(2S+1)个; 若L<S;其数值共(2L+1)个; 例:L=2,S=1,则J有三个值,J=3,2,1; L=0,S=1/2;则J仅有一个值1/2; J值不同的光谱项称光谱支项: 2s+1 05:26:30
05:26:30 内量子数J ： 内量子数J取决于总角量子数L与总自旋量子数S的矢量和 J = (L + S)， (L + S － 1)，······，|L － S| 若 L ≥ S ； 其数值共(2 S +1)个； 若 L ＜ S ； 其数值共(2 L +1)个； 例：L=2，S=1，则J 有三个值，J = 3，2，1； L=0，S=1/2；则 J 仅有一个值1/2； J 值不同的光谱项称光谱支项： n 2S+1LJ
如:钠原子的光谱支项符号32S12; 表示钠原子的电子处于n=3,2+l=2(S=1/2) ,L=0,J=1/2的能级状态(基态能级); 05:26:30
05:26:30 如：钠原子的光谱支项符号 3 2S1/2； 表示钠原子的电子处于n=3，2S+1 =2(S = 1/2) ，L =0，J = 1/2 的能级状态（基态能级）；
例:写出镁原子基态和第一电子激发态 的光谱支项 基态:1s22p53s2 l2=0L=0 S=12-1/2=02S+1=1 J=0 所以m2+1L为31S0 第一激发态:1s2s2p63s13pl L=1 S=0 2S+1=1.3 (1)S=0,J=1;(2)S=1,J=2,1,0; 所以n2+1L为3P1,33P2,33P1,33Po 05:26:30
05:26:30 例：写出镁原子基态和第一电子激发态 的光谱支项 • 基态：1s22s22p63s2 l 1=0, l 2=0 L=0 S=1/2-1/2=0 2S+1=1 J=0 所以n 2s+1LJ为 3 1S0 • 第一激发态: 1s22s22p63s13p1 l 1=0, l 2=1 L=1 S=0 ,1 2S+1=1, 3 (1)S=0,J=1; (2)S=1,J=2,1,0; 所以n 2s+1LJ为 3 1P1 , 33P2 , 33P1 , 33P0
电子能级跃迁的选择定则 条谱线是原子的外层电子在两个能级之间的跃迁产 生的,可用两个光谱项符号表示这种跃迁或跃迁谱线: 例钠原子的双重D线 Na588996;32S1/2-32P3/2; Na589593;32S12-32P12 05:26:30
05:26:30 电子能级跃迁的选择定则 一条谱线是原子的外层电子在两个能级之间的跃迁产 生的，可用两个光谱项符号表示这种跃迁或跃迁谱线： 例 钠原子的双重D线 Na 5889.96 ; 3 2S1/ 2 — 3 2P3/ 2； Na 5895.93 ; 3 2S1/ 2 — 3 2P1/ 2；