结构化学第二章 习题.ppt

写出下列原子能量最低的光谱支项的符号：写出下列原子能量最低的光谱支项的符号：(a)Si；(b)Mn；(c)Br；(d)Nb；(e)Ni解：写出各原子的基组态和最外层电子排布（对全充满解：写出各原子的基组态和最外层电子排布（对全充满的电子层，电子的自旋相互抵消，各电子的轨道角动量的电子层，电子的自旋相互抵消，各电子的轨道角动量矢量也相互抵消，不必考虑），根据矢量也相互抵消，不必考虑），根据Hund规则推出原子规则推出原子最低能态的自旋量子数最低能态的自旋量子数S、角量子数角量子数L和总量子数和总量子数J，进进而写出最稳定的光谱支项。而写出最稳定的光谱支项。（a）Si:Ne3s23p2(b)Mn：Ar4s23d52.19(c)Br：Ar4s23d104p5(d)Nb：Kr5s14d4(e)Ni：Ar4s23d8写出写出Na原子的基组态、原子的基组态、F原子的基组态和碳原子的原子的基组态和碳原子的激发态（激发态（1s22s22p13p1）存在的光谱支项符号。存在的光谱支项符号。解解：Na原子的基组态为（原子的基组态为（1s）2(2s)2(2p)6(3s)1。其中其中1s、2s和和2p三个电子层皆充满电子，它们对整个原子的轨三个电子层皆充满电子，它们对整个原子的轨道角动量和自旋角动量均无贡献。道角动量和自旋角动量均无贡献。Na原子的轨道角动量原子的轨道角动量和自旋角动量仅由和自旋角动量仅由3s电子决定；电子决定；L=0，S=1/2 ,故光谱项故光谱项为为2S；J只能为只能为1/2 ，故光谱支项为，故光谱支项为F原子的基组态为原子的基组态为(1s)2(2s)2(2p)5。与上述理由相同，该与上述理由相同，该组态的光谱项和光谱支项只决定于组态的光谱项和光谱支项只决定于(2p)5组态。根据等价组态。根据等价电子组态的电子组态的“电子电子空位空位”关系，关系，(2p)5组态与组态与(2p)1组态组态具有相同的谱项。因此，本问题转化为推求具有相同的谱项。因此，本问题转化为推求(2p)1组态的组态的光谱项和光谱支项。这里只有一个电子，光谱项和光谱支项。这里只有一个电子，S=,L=1 ，故光谱项为故光谱项为2P。又又 ，因此有两个光谱支项：因此有两个光谱支项：2.20对C原子激发态(1s)2(2s)2(2p)1(3p)1，只考虑组态(2p)1(3p)1即可。2P和3P电子是不等价电子，因而(2p)1(3p)1组态不受Pauli原理限制，可按下述步骤推求其谱项：由。因此可得6个光谱项：3D，3P，3S，1D，1P，1S。根据自旋一轨道相互作用，每一光谱项又分裂为数目不等的光谱支项，例如，对3D光谱项，S=1，L=2，S和L组合可得J=3，2，1，因而它分裂为3D3，3D2，3D13个支项。6个光谱项共分裂为10个光谱支项：3D3，3D2，3D1，3P2，3P1，3P0，3S1，1D2，1P1，1S0。基态Ni原子可能的电子组态为：（a）Ar3d84s2；(b)Ar3d94s1，由光谱实验确定其能量最低的光谱支项为3F4。式判断它是哪种组态。解：分别求出，两种电子组态能量最低的光谱支项，与实验结果对照，即可确定正确的电子组态。组态：。因此，能量最低的光谱支项为3F4，与光谱实验结果相同。组态：。因此，能量最低的光谱支项为3D3，与光谱实验结果不同。所以，基态所以，基态Ni原子的电子组态为原子的电子组态为 Ar3d84s2。2.22