Atomy wieloelektronowe File

Komentarze

Transkrypt

Atomy wieloelektronowe File
Rozdział 6
Atomy wieloelektronowe
6.1: Atomy a struktura układu
okresowego
6.2: Zakaz Pauliego
6.3: Wypełnianie powłok
elektronami
6.4: Układ okresowy
6.5: Całkowity moment pędu
6.6: Oddziaływanie spin-orbita
6.7: Reguły Hunda
Dimitri Mendelejew
Co wyróżniało Mendelejewa było nie tylko geniuszem ale również pasją do
pierwiastków, które stały się jego osobistymi przyjaciółmi; wiedział o nich wszystko,
znał każdy najmniejszy detal ich budowy.
- J. Bronowski
Przygotowanie Marek Szopa, na podstawie Rick Trebino, Georgia Tech, www.physics.gatech.edu/frog/lectures
6.1: Atomy a struktura
układu okresowego
Co się dzieje kiedy mamy więcej niż jeden elektron?
Hel: jądro o ładunku +2e i dwa elektrony,
elektrony odpychania się wzajemnie.
Nie można rozwiązać problemu dokładnie z równania Schrödingera
z powodu złożoności energii potencjalnej.
Jednak da się zrozumieć wyniki eksperymentów bez obliczania
funkcji falowych wielu elektronów, stosując jedynie odpowiednie
warunki brzegowe i reguły wyboru.
Atomy wieloelektronowe
Kiedy atom ma więcej niż jeden elektron,
energia potencjalna i funkcja falowa są
funkcjami położenia każdego elektronu:
V = V (r1 , r2 ,..., rN )
Ψ = Ψ (r1 , r2 ,..., rN , t )
Rozwiązanie równania Schrödingera jest w tym przypadku
niemożliwe.
Ale możemy poszukiwać przybliżonego rozwiązania jako iloczynu
jednocząstkowych funkcji falowych:
Ψ (r1 , r2 ,..., rN , t ) = Ψ1 (r1 , t ) Ψ 2 ( r2 , t ) ⋯ Ψ N (rN , t )
Okazuje się, że można przybliżyć każde
z funkcji falowej atomu wodoru.
,
korzystając
6.2: Zakaz Pauliego
Aby wyjaśnić atomowe dane spektroskopowe, Pauli zaproponował
swój słynny zakaz:
Żadne dwa elektrony w atomie nie mogą mieć takiego
samego zestawu liczb kwantowych (n, ℓ, mℓ, ms)..
Zakaz dotyczy wszystkich cząstek o spinie połówkowym, które
nazywamy fermionami. Cząstki w jądrze są również fermionami.
Okresowy układ pierwiastków może być zrozumiany przy założeniu
Zakazu Pauliego oraz zasady:
Elektrony w atomie obsadzają najniższe dostępne
poziomy energii.
Struktura atomowa
Wodór: (n, ℓ, mℓ, ms) = (1, 0, 0, ±½) w stanie podstawowym.
Jeśli nie ma zewnętrznego pola magnetycznego, stany ms = ½ oraz
ms = −½ są zdegenerowane.
Hel: (1, 0, 0, ½) dla pierwszego elektronu.
(1, 0, 0, −½) dla drugiego elektronu.
Elektrony mają przeciwne (ms = +½ i ms = −½) spiny.
Główna liczba kwantowa jest również oznaczana literowo.
n=
1 2 3 4...
Litera =
K L M N…
powłoki n = (np.: powłoka K, L itd.)
podpowłoki nℓ = (np.: 1s, 2p, 3d)
Elektrony w atomach wodoru
i helu są na powłoce K.
H: 1s
He: 1s2
Struktura atomowa
Ile elektronów może liczyć dana podpowłoka?
Dla każdej liczby mℓ, są dwie wartości ms.
Dla każdej ℓ: jest (2ℓ + 1) wartości mℓ
Tak więc mamy 2(2ℓ + 1) elektronów na podpowłoce.
Przypomnijmy: ℓ = 0 1 2 3 4 5 …
litera = s p d f g h …
ℓ = 0, (stan s) może mieć dwa elektrony.
ℓ = 1, (stan p) może mieć sześć elektronów itd.
Dla niższych wartości ℓ orbity elektronowe są
bardziej eliptyczne niż dla wyższych wartości ℓ.
Elektrony o wyższej wartości ℓ są bardziej
ekranowane od ładunku jądrowego.
Elektrony o wyższej wartości ℓ mają
wyższą energię od elektronów o niższym ℓ.
Podpowłoka 4s jest wypełniana przed 3d.
Konfiguracja elektronowa
Listę obsadzeń stanów
danego atomu nazywamy
jego konfiguracją
elektronową.
Indeks górny oznacza ilość
elektronów obsadzających
podpowłokę.
n
Liczba elektronów
Wodór:
1s
Hel:
1s2
Lit:
1s22s
Fluor:
1s22s22p5
itd.
ℓ
6.3: Wypełnianie powłok
Reguła Kleczkowskiego
regularność ta jest zaburzona w niektórych przypadkach w wyniku tzw.
promocji elektronowej (m.in. chrom, molibden, srebro, miedź oraz
niektóre lantanowce i aktynowce)
Wypełnianie powłok
7s
Zamknięta Metale Metale
powłoka alkaliczne ziem
alkalicznych
Grupy:
Układ
okresowy
Metale przejściowe
Lantanowce
Aktynowce
Halogeny Gazy
szlachetne
Układ okresowy pierwiastków
Gr. Ia
1
H
Wodór
Gr. IIa
1s1
Li
3 Be 4
6,94
9,01
Lit
Sód
25
Mn
54,94
Beryl
Mangan
[He]2s1 [He]2s2
Na 11 Mg 12
22,99
6.4: Układ
okresowy
↓ Chemiczny symbol pierwiastka
1,008
← Masa atomowa
Hel
Gr. IIIa
B
Gr. IVa
5C
10,81
Bor
← Nazwa pierwiastka
Gr. Va
6N
12,01
Węgiel
Gr. VIa Gr. VIIa 1s2
7O
8F
9 Ne
14,01
Azot
16,00
Tlen
19,00
Fluor
10
20,18
Neon
[He]2s2p1 [He]2s2p2 [He]2s2p3 [He]2s2p4 [He]2s2p5 [He]2s2p6
Al 13 Si 14 P 15 S 16 Cl 17 Ar 18
← Konfiguracja elektronowa
[Ar]3d54s2
24,31
← Liczba atomowa
Gr. VIIIa
He 2
4,00
26,98
Magnez
Glin
28,09
30,97
32,07
35,45
39,95
Krzem Fosfor Siarka Chlor Argon
[Ne]3s1 [Ne]3s2 Gr. IIIb Gr. IVb Gr. Vb Gr. VIb Gr. VIIb ←  Gr. VIIIb  → Gr. Ib Gr. IIb [Ne]3s2p1 [Ne]3s2p2 [Ne]3s2p3 [Ne]3s2p4 [Ne]3s2p5 [Ne]3s2p6
K 19 Ca 20 Sc 21 Ti 22 V 23 Cr 24 Mn 25 Fe 26 Co 27 Ni 28 Cu 29 Zn 30 Ga 31 Ge 32 As 33 Se 34 Br 35 Kr 36
39,10
Potas
40,08
Wapń
44,96
Skand
47,87
50,94
52,00
54,94
132,9
Cez
[Ar]4s2
137,3
58,93
58,69
63,55
Tytan Wanad Chrom Mangan Żelazo Kobalt Nikiel Miedź
5
[Ar]3d1 [Ar]3d2 [Ar]3d3 [Ar]3d5 [Ar]3d
2
4s
4s2
4s2
4s2
4s1
Rb 37 Sr 38 Y 39 Zr 40 Nb 41 Mo 42 Tc 43
85,47
87,62
88,91
91,22
92,91
95,94
(98)
Rubid Stront
Itr Cyrkon Niob Molibden
Technet
5
[Kr]5s1 [Kr]5s2 [Kr]4d1 [Kr]4d2 [Kr]4d4 [Kr]4d
[Kr]4d5
1
2
2
1
5s
5s
5s
5s
5s2
Cs 55 Ba 56 La 57 Hf 72 Ta 73 W 74 Re 75
[Ar]4s1
55,85
138,9
178,5
Bar Lantan * Hafn
180,9
183,8
186,2
Tantal Wolfram Ren
65,39
Cynk
69,72
Gal
72,61
74,92
German Arsen
78,96
Selen
79,90
83,80
Brom Krypton
[Ar]3d6 [Ar]3d7 [Ar]3d8 [Ar]3d10 [Ar]3d10 [Ar]3d10 [Ar]3d10 [Ar]3d10 [Ar]3d10 [Ar]3d10 [Ar]3d10
4s2
4s2
4s2
4s1
4s2
4s2p1
4s2p2
4s2p3
4s2p4
4s2p5
4s2p6
53 Xe 54
Ru 44 Rh 45 Pd 46 Ag 47 Cd 48 In 49 Sn 50 Sb 51 Te 52 I
101,1
Ruten
102,9
Rod
106,4
107,9
112,4
Pallad Srebro Kadm
114,8
Ind
118,7
121,8
127,6
Cyna Antymon Tellur
126,9
Jod
131,3
Ksenon
10
[Kr]4d7 [Kr]4d8 [Kr]4d10 [Kr]4d10 [Kr]4d10 [Kr]4d10 [Kr]4d10 [Kr]4d [Kr]4d10 [Kr]4d10 [Kr]4d10
2 3
1
1
1
2
2 1
2 2
5s p
5s
5s
5s
5s
5s p
5s p
5s2p4
5s2p5
5s2p6
Os 76 Ir 77 Pt 78 Au 79 Hg 80 Tl 81 Pb 82 Bi 83 Po 84 At 85 Rn 86
190,2
Osm
192,2
195,1
197,0
Iryd Platyna Złoto
200,6
Rtęć
204,4
Tal
207,2
209,0
(209)
Ołów Bizmut Polon
(210)
Astat
(222)
Radon
14
[Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14
4
2
5d26s2 5d36s2 5d 6s
5d56s2 5d66s2 5d76s2 5d96s1 5d106s1 5d106s2 5d106s2p1 5d106s2p2 5d106s2p3 5d106s2p4 5d106s2p5 5d106s2p6
Rf 104 Db 105 Sg 106 Bh 107 Hs 108 Mt 109 Uun 110 Uuu 111 Uub 112 Masy atomowe podane względem wzorca 12C = 12.
(223)
226,0
(227)
(258)
(262)
(266)
(264)
(267)
(268)
(271)
(272)
(277)
W nawiasach masy atomowe najtrwalszego izotopu.
Ruterford
Frans Rad Aktyn *
Dubn Siborg Borium Hass Maitner
14
Niektóre pierwiastki, szczególnie te o liczbie atomowej > 95
1
2
1
6
[Rn]7s [Rn]7s [Rn]6d * [Rn]5f
2 2
są otrzymywane tylko w sposób sztuczny.
2
d 7s
7s
↑ Ce 58 Pr 59 Nd 60 Pm 61 Sm 62 Eu 63 Gd 64 Tb 65 Dy 66 Ho 67 Er 68 Tm 69 Yb 70 Lu 71
[Xe]6s1 [Xe]6s2 [Xe]5d1
6s2
Fr 87 Ra 88 Ac 89
140,1
* Lantanowce
[Xe]4f3
6s2
[Xe]4f1
5d16s2
↑ Th
90 Pa
232,0
* Aktynowce Tor
[Rn]6d2
*
2
7s
140,9
Prazeodym
Cer
144,2
[Xe]4f4
6s2
91 U
231,0
(145)
150,4
152,0
157,3
158,9
162,5
164,9
Neodym Promet Samar Europ Gadolin Terb Dysproz
Holm
10
[Xe]4f5
6s2
92 Np
238,0
167,3
Erb
168,9
Tul
144,2
Iterb
175,0
Lutet
[Xe]4f6 [Xe]4f7 [Xe]4f7 [Xe]4f9 [Xe]4 f [Xe]4f11 [Xe]4f12 [Xe]4f13 [Xe]4f14 [Xe]4f14
6s2
6s2
6s2
5d16s2 6s2
6s2
6s2
6s2
6s2
5d16s2
93 Pu 94 Am 95 Cm 96 Bk 97 Cf 98 Es 99 Fm 100 Md 101 No 102 Lr 103
(237)
(244)
(243)
(247)
Protaktyn Uran Neptun Pluton Ameryk Kiur
[Rn]5f2 [Rn]5f3 [Rn]5f4 [Rn]5f6 [Rn]5f7 [Rn]5f7
6d17s2 6d17s2 6d17s2 7s2
7s2
6d17s2
(247)
(251)
(252)
(257)
(258)
(259)
(262)
Berkel Kaliforn Einstein Ferm Mendelew
Nobel Lorens
13
[Rn]5f9
7s2
[Rn]5f10 [Rn]5f11 [Rn]5f12 [Rn]5f
7s2
7s2
7s2
7s2
[Rn]5f14 [Rn]5f14
7s2
6d17s2
Układ okresowy pierwiastków
Gr. Ia
1
H
↓ Chemiczny symbol pierwiastka
1,008
Wodór
Gr. IIa
1s1
Li
3 Be 4
6,94
9,01
Lit
Sód
25
Mn
54,94
Beryl
Mangan
[He]2s1 [He]2s2
Na 11 Mg 12
22,99
Promocja
elektronowa
← Masa atomowa
Hel
Gr. IIIa
B
Gr. IVa
5C
10,81
Bor
← Nazwa pierwiastka
Gr. Va
6N
12,01
Węgiel
Gr. VIa Gr. VIIa 1s2
7O
8F
9 Ne
14,01
Azot
16,00
Tlen
19,00
Fluor
10
20,18
Neon
[He]2s2p1 [He]2s2p2 [He]2s2p3 [He]2s2p4 [He]2s2p5 [He]2s2p6
Al 13 Si 14 P 15 S 16 Cl 17 Ar 18
← Konfiguracja elektronowa
[Ar]3d54s2
24,31
← Liczba atomowa
Gr. VIIIa
He 2
4,00
26,98
Magnez
Glin
28,09
30,97
32,07
35,45
39,95
Krzem Fosfor Siarka Chlor Argon
[Ne]3s1 [Ne]3s2 Gr. IIIb Gr. IVb Gr. Vb Gr. VIb Gr. VIIb ←  Gr. VIIIb  → Gr. Ib Gr. IIb [Ne]3s2p1 [Ne]3s2p2 [Ne]3s2p3 [Ne]3s2p4 [Ne]3s2p5 [Ne]3s2p6
K 19 Ca 20 Sc 21 Ti 22 V 23 Cr 24 Mn 25 Fe 26 Co 27 Ni 28 Cu 29 Zn 30 Ga 31 Ge 32 As 33 Se 34 Br 35 Kr 36
39,10
Potas
40,08
Wapń
44,96
Skand
47,87
50,94
52,00
54,94
132,9
Cez
[Ar]4s2
137,3
58,93
58,69
63,55
Tytan Wanad Chrom Mangan Żelazo Kobalt Nikiel Miedź
5
[Ar]3d1 [Ar]3d2 [Ar]3d3 [Ar]3d5 [Ar]3d
2
4s
4s2
4s2
4s2
4s1
Rb 37 Sr 38 Y 39 Zr 40 Nb 41 Mo 42 Tc 43
85,47
87,62
88,91
91,22
92,91
95,94
(98)
Rubid Stront
Itr Cyrkon Niob Molibden
Technet
5
[Kr]5s1 [Kr]5s2 [Kr]4d1 [Kr]4d2 [Kr]4d4 [Kr]4d
[Kr]4d5
1
2
2
1
5s
5s
5s
5s
5s2
Cs 55 Ba 56 La 57 Hf 72 Ta 73 W 74 Re 75
[Ar]4s1
55,85
138,9
178,5
Bar Lantan * Hafn
180,9
183,8
186,2
Tantal Wolfram Ren
65,39
Cynk
69,72
Gal
72,61
74,92
German Arsen
78,96
Selen
79,90
83,80
Brom Krypton
[Ar]3d6 [Ar]3d7 [Ar]3d8 [Ar]3d10 [Ar]3d10 [Ar]3d10 [Ar]3d10 [Ar]3d10 [Ar]3d10 [Ar]3d10 [Ar]3d10
4s2
4s2
4s2
4s1
4s2
4s2p1
4s2p2
4s2p3
4s2p4
4s2p5
4s2p6
53 Xe 54
Ru 44 Rh 45 Pd 46 Ag 47 Cd 48 In 49 Sn 50 Sb 51 Te 52 I
101,1
Ruten
102,9
Rod
106,4
107,9
112,4
Pallad Srebro Kadm
114,8
Ind
118,7
121,8
127,6
Cyna Antymon Tellur
126,9
Jod
131,3
Ksenon
10
[Kr]4d7 [Kr]4d8 [Kr]4d10 [Kr]4d10 [Kr]4d10 [Kr]4d10 [Kr]4d10 [Kr]4d [Kr]4d10 [Kr]4d10 [Kr]4d10
2 3
1
1
1
2
2 1
2 2
5s p
5s
5s
5s
5s
5s p
5s p
5s2p4
5s2p5
5s2p6
Os 76 Ir 77 Pt 78 Au 79 Hg 80 Tl 81 Pb 82 Bi 83 Po 84 At 85 Rn 86
190,2
Osm
192,2
195,1
197,0
Iryd Platyna Złoto
200,6
Rtęć
204,4
Tal
207,2
209,0
(209)
Ołów Bizmut Polon
(210)
Astat
(222)
Radon
14
[Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14 [Xe]4f14
4
2
5d26s2 5d36s2 5d 6s
5d56s2 5d66s2 5d76s2 5d96s1 5d106s1 5d106s2 5d106s2p1 5d106s2p2 5d106s2p3 5d106s2p4 5d106s2p5 5d106s2p6
Rf 104 Db 105 Sg 106 Bh 107 Hs 108 Mt 109 Uun 110 Uuu 111 Uub 112 Masy atomowe podane względem wzorca 12C = 12.
(223)
226,0
(227)
(258)
(262)
(266)
(264)
(267)
(268)
(271)
(272)
(277)
W nawiasach masy atomowe najtrwalszego izotopu.
Ruterford
Frans Rad Aktyn *
Dubn Siborg Borium Hass Maitner
14
Niektóre pierwiastki, szczególnie te o liczbie atomowej > 95
1
2
1
6
[Rn]7s [Rn]7s [Rn]6d * [Rn]5f
2 2
są otrzymywane tylko w sposób sztuczny.
2
d 7s
7s
↑ Ce 58 Pr 59 Nd 60 Pm 61 Sm 62 Eu 63 Gd 64 Tb 65 Dy 66 Ho 67 Er 68 Tm 69 Yb 70 Lu 71
[Xe]6s1 [Xe]6s2 [Xe]5d1
6s2
Fr 87 Ra 88 Ac 89
140,1
* Lantanowce
[Xe]4f3
6s2
[Xe]4f1
5d16s2
↑ Th
90 Pa
232,0
* Aktynowce Tor
[Rn]6d2
*
2
7s
140,9
Prazeodym
Cer
144,2
[Xe]4f4
6s2
91 U
231,0
(145)
150,4
152,0
157,3
158,9
162,5
164,9
Neodym Promet Samar Europ Gadolin Terb Dysproz
Holm
10
[Xe]4f5
6s2
92 Np
238,0
167,3
Erb
168,9
Tul
144,2
Iterb
175,0
Lutet
[Xe]4f6 [Xe]4f7 [Xe]4f7 [Xe]4f9 [Xe]4 f [Xe]4f11 [Xe]4f12 [Xe]4f13 [Xe]4f14 [Xe]4f14
6s2
6s2
6s2
5d16s2 6s2
6s2
6s2
6s2
6s2
5d16s2
93 Pu 94 Am 95 Cm 96 Bk 97 Cf 98 Es 99 Fm 100 Md 101 No 102 Lr 103
(237)
(244)
(243)
(247)
Protaktyn Uran Neptun Pluton Ameryk Kiur
[Rn]5f2 [Rn]5f3 [Rn]5f4 [Rn]5f6 [Rn]5f7 [Rn]5f7
6d17s2 6d17s2 6d17s2 7s2
7s2
6d17s2
(247)
(251)
(252)
(257)
(258)
(259)
(262)
Berkel Kaliforn Einstein Ferm Mendelew
Nobel Lorens
13
[Rn]5f9
7s2
[Rn]5f10 [Rn]5f11 [Rn]5f12 [Rn]5f
7s2
7s2
7s2
7s2
[Rn]5f14 [Rn]5f14
7s2
6d17s2
Okresy:
Rzędy poziome.
Odpowiadają
wypełnianiu
podpowłok.
Energia jonizacji (eV)
Grupy:
Pionowe kolumny.
Taka sama liczba
elektronów na
orbicie ℓ.
Tworzą podobne
wiązania
chemiczne.
Liczba atomowa (Z)
Promień atomowy (nm)
Grupy i
okresy
Liczba atomowa (Z)
Układ okresowy
Gazy szlachetne (8 grupa):
Ostatnia grupa układu okresowego
Zamknięta podpowłoka p (za wyjątkiem helu)
Zerowy spin wypadkowy i duża energia jonizacji
Atomy słabo oddziałują z sobą
Metale alkaliczne (1 grupa):
Pojedynczy elektron s na zewnątrz zamkniętej powłoki
Łatwo je zjonizować, wtedy mają ładunek +1e
Najniższa energia jonizacji
Największy promień atomowy
Stosunkowo dobra przewodność elektryczna
Metale ziem alkalicznych (grupa 2a):
Dwa elektrony s na zewnątrz zamkniętej powłoki
Wysoka przewodność elektryczna
Układ okresowy
Halogeny (grupa 7a):
Potrzeba jednego elektronu aby uzupełnić zewnętrzną podpowłokę p
Tworzą silne wiazania jonowe z matalami alkalicznymi
Są stabilniejsze jeśli podpowłoka p jest wypełniona
Metale przejściowe:
Trzy okresy (rzędy) pierwiastków na których są
wypełniane powłoki 3d, 4d, i 5d
Własności w większym stopniu zależne od elektronów s
niż od zapełnianej podpowłoki d
Elektrony podpowłoki d mają niesparowany spin
W miarę wypełniania podpowłoki d, momenty
magnetyczne i tendencja sąsiednich atomów do
równoległego ustawiania spinów zmniejsza się
Układ okresowy
Lantanowce (ziemie rzadkie):
Mają całkowicie obsadzoną
zewnętrzną podpowłokę 6s2
Podobnie, jak w przypadku podpowłoki
3d, elektrony na podpowłoce 4f są
niesparowane i ustawiają się
spinami równolegle do siebie
Duży orbitalny moment pędu dodaje
się do dużego efektu
ferromagnetycznego.
Aktynowce:
W pełni obsadzona podpowłoka 7s2
wewnętrzne podpowłoki są kolejno
wypełniane
Są radioaktywne i trudno zbadać ich
własności chemiczne
6.5: Całkowity moment pędu
Orbitalny moment pędu
Spinowy moment pędu
Całkowity moment pędu
J = L+S
L, Lz, S, Sz, J, i Jz są skwantowane.
Całkowity moment pędu
Niech j i mj będą liczbami kwantowymi całkowitego momentu pędu dla
atomu wodoru:
J=
j ( j + 1)ℏ
J z = m jℏ
Ale skwantowane są wszystkie wielkości:
L = ℓ(ℓ + 1)ℏ
S = s ( s + 1)ℏ
J=
j ( j + 1)ℏ
Liczba kwantowa całkowitego momentu pędu pojedynczego elektronu
może przyjmować jedynie następujące wartości:
j =ℓ±s
6.6: Oddziaływanie Spin-Orbita
Sprzężenie spinu elektronu i jego orbitalnego momentu pędu nazywa
się oddziaływaniem spin-orbita.
Energia potencjalna dipola
ℓ
=−
⋅
.
Spinowy moment magnetyczny ∝ −
Bwewn . ∝ L
jest polem magnetycznym wynikającym z orbitalnego ruchu
elektronu.
Vsℓ ~ S ⋅ L = SL cos α
gdzie α jest kątem pomiędzy
Całkowity moment pędu
Reguły wyboru dla jednoelektronowego atomu mają postać
∆n = dowolne
∆mj = 0, ±1
∆ℓ = ±1
∆j = 0, ±1
Diagram poziomów dla wodoru dla
n = 2 i n = 3 ze
sprzężeniem
spin-orbita
Energia
Atom Niezaburzony
Struktura subtelna
6.7: Reguły Hunda
Całkowity spinowy moment pędu S powinien być możliwie
maksymalny, ale zgodny z zakazem Pauliego.
Przykład: tlen o konfiguracji elektronowej 1s2 2s2 2p4
1.
2.
3.
O ile zasada 1 nie jest naruszona, L powinien także być
zmaksymalizowany.
Dla atomów mających podpowłoki zapełnione mniej niż w
połowie, J powinien być zminimalizowany, jeśli w ponad połowie
J powinien być zmaksymalizowany
Dla atomów dwuelektronowych
Moment pędu J jest wynikiem sprzężenia LS i sprzężenia JJ
J = L1 + L2 + S1 + S 2

Podobne dokumenty