第四章碱金属原子光谱

第四章 碱金属原子和电子自旋 4.1 碱金属原子的光谱 4.2 原子实的极化和轨道的贯穿 4.3 碱金属原子光谱的精细结构 4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用 4.5 单电子辐射跃迁的选择定则

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一、氢原子的光谱规律n2 =B 2 2 n 2 n 3,4,5, 0

巴 尔 末 系 紫 外 区 红 外 区 1914发现赖曼系：

B 3645.6 A

1908发现帕邢系：1922发现布喇开系: 1924发现普丰德系:

~ R( 1 1 ) 2 2 1 n ~ R( 1 1 ) 2 2 3 n ~ R( 1 1 ) 42 n 2 ~ R( 1 1 ) 52 n 2

n 2,3,4,

n 4,5,6,

n 5,6,7,

n 6,7,8,

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二、类氢离子的光谱规律巴尔末线系氢H光谱 毕克林线系He+光谱

~ R (1 1 ) He 2 2 2 k

n 5 7 9 k ,3, ,4, 2 2 2 2~ 9R 1 1 Li 2 2 n1 n2 ~ 16 R 1 1 Be 2 2 n1 n2

对Li++,Z=3,Be+++,Z=4,这两种离子的光谱：~ RZ 2 ( 1 1 ) 2 2 m n

§4.1 碱金属原子光谱 碱金属原子光谱的实验规律 碱金属原子的光谱项 碱金属原子的能量和能级

1、碱金属原子光谱具有原子光谱的一般规律性。 2、各种碱金属原子的光谱，具有类似的结构。 3、通常可观察到四个谱线系。主线系(也出现在吸收光谱中) 第二辅线系(又称锐线系) 第一辅线系(又称漫线系) 柏格曼系(又称基线系)

§4.1.1碱金属原子光谱的实验规 律

4000043484.4 cm-1 紫外区 2299.7埃

30000

20000

10000

红 可见光区 可见光区 红外

主线系 第一辅线系 第二辅线系 红外区

柏格曼线系

2500

3000

4000

6000 10000 5000 7000 20000

波长(埃)

图4.1 锂的光谱线系

§4.1.2线系公式1.碱金属原子的里德伯公式： ~ T T R( 1 1 ) m* n* m *2 n * 2

n* m * n * m * 有效量子数

当n

~ T ~ ∞时： m*

2.有效量子数:H原子：主量子数n是整数碱金属原子： * 、 * 不是整数 有效量子数 n m

3.量子数亏损:

4.光谱项:

5.电子状态符号:

电子状态用量子数

n 、 l 、 ml 描述

对一定的n,l =0、1、2…… n -1,共n个值。 对一定的l, ml =0、 1、 2…… l,共2 l +1个值。 l = 0、1、2、3、4…… s、p、d、f、g……

表4.1 锂的光谱项值和有效量子数数据来源 电子态 n=2 3 4 5 6 7 0.40

第二辅 线系 主线系

s, l=0

T 43484.4 16280.5 8474.1n* 1.589 2.596 3.598

5186.9 3499.6 2535.34.599 5.599 6.579

T 28581.4 12559.9 7017.0 p, l =1 * n 1.960 2.956 3.954 T d, l =2 n* T n* 12202.5 6862.5 2.999 3.999 6855.5 4.000

4472.8 3094.4 2268.9 4.954

5.955

6.954

0.05

第一辅 线系

4389.2 3046.9 2239.4 5.000 6.001 7.000 0.001

柏格曼系 f, l =3

4381.2 3031.0 5.004

0.000

氢

T 27419.4 12186.4

6854.8

4387.1 3046.6 2238.3

§4.1.2

碱金属原子的光谱项R R 光谱项 : T n *2 2 n (n )锂： s= 0.4 d= 0.001 p = 0.05 f =0.000

钠：

s =1.35 d =0.001

p=0.86 f =0.000

4、锂的四个线系 ~ 主 线 系： T2 S TnP

,n = 2, 3, 4… ,n =3,4,5… ,n =3,4,5… , n =4,5,6…

~ 第一辅线系： T2 P Tnd

~ T T 第二辅线系： 2P nS ~ T T柏格曼系：3d nf

5、钠的四个线系

~ T3S TnP 主 线 系： ~ 第一辅线系： T T3P nd

,n = 3, 4… ,n =3,4,5… ,n =4,5… , n =4,5…

~ T3P TnS 第二辅线系： ~ T T柏格曼系：3d nf

§4.1.3能量和能级R (n l ) 2 R En ,l hc 2 (n l )

Tn ,l

注：碱金属原子的能量与n、l两个量子数有关，表示 为 En ,l 。一个n,对应n个能级。而且:Ens Enp End Enf En

s 0 10000l =0

pl =1

dl =2

fl =3

H

5 43

5 4 3

5 4 3

5 4

柏 格 曼 系

7 6 5 4 3

200002 2

30000

40000厘米-1

2图 4.3 锂原子能级图

特点：(1)能量由(n, l )两个量子数决定，主量子数 相同，角量子数不同的能级不相同。 n—主量子数，n =1,2,3,… l—角量子数， l =0,1,2,3,4,5,6…,n-1, (相当nφ) 对应符号： s,p,d,f,g,h,i,…

Li:n从2开始，Na:n从3开始，K:n从4开始，Rb:n从5开始;Cs: n从6开始，Fr:n从7开始。