Atomy wieloelektronowe File
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