《仪器分析》课程教学资源（PPT课件）第十二章 光分析法导论 an introduction to optical analysis（12.2）原子光谱与分子光谱

第十二章二、原子光遭 光分析导论 atom spectrum an introduction to 二、分子光谱 optical analysis molecular spectrum 第二节 原子光谱与分子光谱 atom spectrum and molecular spectrum 下一页 0026:41

00:26:41 第十二章 光分析导论 一、原子光谱 atom spectrum 二、分子光谱 molecular spectrum 第二节 原子光谱与分子光谱 an introduction to optical analysis atom spectrum and molecular spectrum

原子光谱 铁谱 235060708090240.0102.03.040245.06.0 A/nn 1.光谱项符号 原子外层有一个电子时,其能级可由四个量子数决定: 主量子数n;角量子数l;磁量子数m;自旋量子数s; 原子外层有多个电子时,其运动状态用总角量子数L;总 自旋量子数S;内量子数J描述; 00:26:41

00:26:41 一 、 原子光谱 1.光谱项符号 原子外层有一个电子时，其能级可由四个量子数决定： 主量子数 n；角量子数l；磁量子数m；自旋量子数s； 原子外层有多个电子时，其运动状态用总角量子数L；总 自旋量子数S；内量子数J描述；

总角量子数 L=∑l 外层价电子角量子数的矢量和,(2L+1)个 L=l1+l2|,|l1+l2-1, 分别用S,P,D,F………,表示: L=0,1,2,3, 例:碳原子,基态的电子层结构(1s)2(2s)2(2p)2, 两个外层2p电子:l1+l2=1;L=2,1,0; S=0,±1 00:26:41

00:26:41 总角量子数 L=∑ l 外层价电子角量子数的矢量和，(2 L +1)个 L=| l 1+ l2 | ， | l 1+ l2 -1|，······，| l 1 - l2 | 分别用S，P，D，F ······，表示: L=0，1，2，3，······， 例：碳原子，基态的电子层结构(1s)2(2s)2(2p)2， 两个外层2p电子：l 1+ l2 =1； L=2，1，0； S =0 ， ±1

总自旋量子数: S=∑s;外层价电子自旋量子数的矢量和,(2S+1)个 S=0,±1,±2,……,士S 或=0,±1/2,3/2 ,士S 例:碳原子,基态的电子层结构()2(2s)2(2p)2, 两个外层2p电子:S=0,±1;3个不同值; L与S之间存在相互作用;可裂分产生(2+1)个能级; 这就是原子光谱产生光谱多重线的原因,用M表示, 称为谱线的多重性; 00:26:41

00:26:41 总自旋量子数 ： S =∑ s ；外层价电子自旋量子数的矢量和，(2 S +1)个 S =0 ， ±1， ± 2，······，± S 或 = 0 ， ±1/2，3/2 ，······， ± S 例：碳原子，基态的电子层结构(1s) 2 (2s) 2 (2p) 2 ， 两个外层2p电子：S =0 ， ±1 ； 3个不同值； L与S之间存在相互作用；可裂分产生(2 S +1)个能级； 这就是原子光谱产生光谱多重线的原因，用 M 表示， 称为谱线的多重性；

例:钠原子,一个外层电子, S=1/2;因此:M=2(S)+1=2;双重线; 碱土金属:两个外层电子, 自旋方向相同时,S=1/2+1/2=1,M=3;三重线; 自旋方向相反时,S=1/2-1/2=0,M=1;单重线; 00:26:41

00:26:41 例：钠原子，一个外层电子， S =1/2；因此：M =2( S ) +1 = 2；双重线； 碱土金属：两个外层电子， 自旋方向相同时，S =1/2 + 1/2 =1， M = 3；三重线； 自旋方向相反时，S =1/2 － 1/2 =0， M = 1；单重线；

内量子数: 内量子数J取决于总角量子数L和总自旋量子数S的矢量和 J=(+S),(L+S-1), (L-S 若L≥S;其数值共(2S+1)个; 若L<S;其数值共(2L+1)个; 例:L=2,S=1,则J有三个值,J=3,2,1; L=0,S=1/2;则J仅有一个值1/2; J值称光谱支项 00:26:41

00:26:41 内量子数 ： 内量子数J取决于总角量子数L和总自旋量子数S的矢量和 ： J = (L + S)， (L + S － 1)，······，(L － S) 若 L ≥ S ； 其数值共(2 S +1)个； 若 L ＜ S ； 其数值共(2 L +1)个； 例：L=2，S=1，则J 有三个值，J = 3，2，1； L=0，S=1/2；则 J 仅有一个值1/2； J 值称光谱支项；

原子的能级通常用光谱项符号表示:nNL n:主量子数;M:谱线多重性符号; L:总角量子数;J:内量子数 钠原子的光谱项符号32S1; 表示钠原子的电子处于n=3,M=2(S=1/2),L=0, J=1/2的能级状态(基态能级); 00:26:41

00:26:41 原子的能级通常用光谱项符号表示：nMLJ n：主量子数；M：谱线多重性符号； L：总角量子数； J ：内量子数 钠原子的光谱项符号3 2S1/2； 表示钠原子的电子处于n=3，M=2(S = 1/2)，L =0， J = 1/2 的能级状态（基态能级）；

电子能级跃迁的选择定则 条谱线是原子的外层电子在两个能级之间的跃迁产 生的,可用两个光谱项符号表示着种跃迁或跃迁谱线: 例钠原子的双重线 Na588996;32S1/2-32P3/2; Na589593;32S12-32P12 00:26:41

00:26:41 电子能级跃迁的选择定则 一条谱线是原子的外层电子在两个能级之间的跃迁产 生的，可用两个光谱项符号表示着种跃迁或跃迁谱线： 例 钠原子的双重线 Na 5889.96 ; 3 2S1/ 2 — 3 2P3/ 2； Na 5895.93 ; 3 2S1/ 2 — 3 2P1/ 2；

电子能级跃迁的选择定则 根据量子力学原理,电子的跃迁不能在任意两个能级之 间进行;必须遵循一定的“选择定则” (1)主量子数的变化A为整数,包括零 (2)总角量子数的变化AL=士1; (3)内量子数的变化AJ=0,士1;但是当J=0时,MJ=0的 跃迁被禁阻; (4)总自旋量子数的变化AS=0,即不同多重性状态之间的 跃迁被禁阻; 00:26:41

00:26:41 电子能级跃迁的选择定则 根据量子力学原理，电子的跃迁不能在任意两个能级之 间进行；必须遵循一定的“选择定则” ： （1）主量子数的变化 Δn为整数，包括零； （2）总角量子数的变化ΔL= ±1； （3）内量子数的变化ΔJ =0， ±1；但是当J =0时， ΔJ =0的 跃迁被禁阻； （4）总自旋量子数的变化ΔS =0 ，即不同多重性状态之间的 跃迁被禁阻；

E/ev 2.能级图 元素的光谱线系常用能级 15000 图来表示。最上面的是光谱 110000 项符号;最下面的横线表示 15000 基态;上面的表示激发态; 20000 可以产生的跃迁用线连接; 25000 线系:由各种高能级跃迁 30000 1.0 到同一低能级时发射的一系 35000 列光谱线; 40000 Na 45000 图 钠的能级图 00:26:41

00:26:41 2. 能级图 元素的光谱线系常用能级 图来表示。最上面的是光谱 项符号；最下面的横线表示 基态；上面的表示激发态； 可以产生的跃迁用线连接； 线系：由各种高能级跃迁 到同一低能级时发射的一系 列光谱线；