Term atomowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Term atomowy – w mechanice kwantowej, obserwowany stan atomu, odpowiadający rzeczywistym stanom o różnej energii, charakteryzujący się określonymi wartościami liczb kwantowych.

Charakterystyka[edytuj | edytuj kod]

W przypadku sprzężenia Russella–Saundersa term atomowy jest opisywany przez liczby kwantowe:

  • L – kwantowa liczba orbitalna wszystkich elektronów
  • S – kwantowa liczba spinowa wszystkich elektronów
  • J – kwantowa liczba całkowitego wypadkowego momentu pędu wszystkich elektronów

Każdy z tych momentów pędu jest osobno skwantowany:

L=\sqrt{L(L+1)}\hbar
S=\sqrt{S(S+1)}\hbar
J=\sqrt{J(J+1)}\hbar

Symbolika[edytuj | edytuj kod]

Aby opisać termy atomowe stosuje się następujący symbol:

{}^{2S+1}\!L_{J}
gdzie
L – symbol termu
2S+1multipletowość
J – wartość sprzężenia LS

Symbol termu atomowego określa się literą alfabetu łacińskiego:

L = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ...
S P D F G H I K L M N (dalej alfabetycznie)

Multipletowość oblicza się ze wzoru 2S+1. Dla S=0, multipletowość wynosi 1 i mówimy o termie singletowym. Dla S=1/2, multipletowość równa się 2 i mamy term dubletowy. Dla S=1, multipletowość równa się 3 i mamy term trypletowy itd. Liczba J może przyjmować wartości od |L−S| do |L+S|.

Konfiguracja elektronowa boru

Przykład wyznaczenia termu dla atomu boru:

Konfiguracja atomu boru: 1s2 2s2 2p1
Powłoki 1s i 2s są całkowicie zapełnione (i nie wnoszą udziału do sprzężenia LS), więc rozpatruje się tylko powłokę 2p. Zgodnie z regułą Hunda, elektron „ustawia się” tak, żeby magnetyczna liczba kwantowa ml była jak największa. Do obliczenia wartości L i S należy skorzystać z wzorów:

L=\sum_i l_i

S=\sum_i s_i

Stąd otrzymamy, L = 1 i S = 1/2. Natomiast J wyniesie 1/2 i 3/2. Zatem ostatecznie, symbole termów będą następujące: {}^{2}\!P_{1/2}, {}^{2}\!P_{3/2}

W przypadku atomów wieloelektronowych, gdzie elektrony mogą występować na różnych poziomach pojawia się kilka termów. Wówczas ważne jest, aby wyznaczyć term stanu podstawowego. Aby tego dokonać należy skorzystać z reguł Hunda:

  1. Termem podstawowym jest term o najwyższej multipletowości;
  2. Dla termów o tej samej multipletowości, termem podstawowym jest term o największej wartości L;
  3. Po uwzględnieniu powyższych reguł, poziomem podstawowym jest:
  • Poziom o najmniejszej wartości J dla podpowłok zapełnionych mniej niż w połowie;
  • Poziom o największej wartości J dla podpowłok zapełnionych więcej niż w połowie.

Zatem w wyżej podanym przykładzie, termem podstawowym (czyli o najniższej energii) jest term {}^{2}\!P_{1/2}.

Dla sprzężenia jj, term atomowy jest równoważny z poziomem atomowym.

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]