Строение вещества
VIII. Многоэлектронный атом. Многоэлектронный гамильтониан для атома. Потенциальная энергия отталкивания электронов и ее приближенное представление в виде функции экранирования ядра. Межэлектронное отталкивание как возмущение одноэлектронного кулоновского потенциала в атоме (эффект экранирования ядра) и расщепление уровней по побочному квантовому числу l. Энергетические уровни АО многоэлектронного атома (правило Клечковского-Маделунга): “Уровни АО многоэлектронного атома возрастают с ростом суммы квантовых чисел (n+l), а при равных значениях (n+l) ниже лежит уровень с меньшим n”. Экранирование ядра. Одноэлектронный подход к проблеме строения многоэлектронного атома.
n+l |
N,l |
АО |
n+l |
n,l |
АО |
n+l |
n,l |
АО |
n+l |
n,l |
АО |
n+l |
n,l |
АО |
n+l |
n,l |
АО |
1 |
1,0 |
1s |
3 |
2,1 |
2p |
5 |
3,2 |
3d |
6 |
4,2 |
4d |
7 |
4,3 |
4f |
8 |
5,3 |
5f |
2 |
2,0 |
2s |
3,0 |
3s |
4,1 |
4p |
5,1 |
5p |
5,2 |
5d |
6,2 |
6d | |||||
4 |
3,1 |
3p |
5,0 |
5s |
6,0 |
6s |
6,1 |
6p |
7,1 |
7p | |||||||
4,0 |
4s |
7,0 |
7s |
8,0 |
8s |
Последовательность уровней АО многоэлектронного атома:
1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p<8s
Качественное понятие о спине электрона и принцип Паули.
Принципы заполнения атомных орбиталей в основной электронной конфигурации: 1) водородоподобие (одноэлектронное приближение в атоме), 2) минимум энергии, 3) принцип Паули, 4) максимальный суммарный спин (1-е правило Хунда). Примеры основных электронных конфигураций легких атомов. Возбужденные атомные конфигурации.
Схема приближенного представления энергии электронного отталкивания в виде энергии экранирования ядра.
Переменные |
Слагаемые электростатической (кулоновской) потенциальной энергии | ||||||
r1, J1, j1 |
V1 |
V12 |
V13 |
V14 |
. |
. |
V1z |
r2, J2, j2 |
V2 |
V23 |
V24 |
. |
. |
V2z | |
. |
. |
. |
. |
. |
. | ||
ri, Ji, ji |
Vi |
Vij |
. |
. |
Vi | ||
rj, Jj, jj |
Vj |
Vji |
. |
Vj | |||
rz-1, Jz-1, jz-1 |
Vz-1 |
. |
Vz-1,z | ||||
rz, Jz, jz |
Vz |