韩山师范学院：《大学仪器分析》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 光分析导论 第二节 原子光谱与分子光谱 atom spectrum and molecular spectrum

第二章 一、原子光谱 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 0526:30

05:26:30 第二章 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 原子光谱产生于原子外层电子能级的跃迁 它不但取决于外层电子的运动状态,也取 决于电子间的相互作用 原子的能级通常用光谱项符号来表示 n2S+1L n:主量子数;2S+1:谱线多重性符号; L:总角量子数;J:内量子数 05:26:30

05:26:30 一 、 原子光谱 原子光谱产生于原子外层电子能级的跃迁 ，它不但取决于外层电子的运动状态，也取 决于电子间的相互作用。 原子的能级通常用光谱项符号来表示 n 2S+1LJ n：主量子数；2S+1：谱线多重性符号； L：总角量子数； J ：内量子数

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,其运动状态用主量子数 n;总角量子数L;总自旋量子数S;内量子数J描述 05:26:30

05:26:30 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，其运动状态用主量子数 n；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=∑l 外层价电子角量子数的矢量和,两个价电子时 L=l1+l2|,|l1+l2-1, L=0,1,2,3, 分别用S,P,D,F…,表示 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; 05:26:30

05:26:30 总角量子数L L=∑ l 外层价电子角量子数的矢量和，两个价电子时 L=| l 1+ l2 | ， | l 1+ l2 -1|，······，| l 1 - l2 | L=0，1，2，3，······， 分别用S，P，D，F ······，表示 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；

总自旋量子数S: S=∑s;外层价电子自旋量子数的矢量和 S=0,1,2, ,S正整数(价电子为偶数) 或=0,1/2,3/2,……,S半整数(奇数) 例:碳原子,基态的电子层结构()2(2s)2(2p)2, 两个外层2电子:S=1 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,称为谱线的多 重性; 05:26:30

05:26:30 总自旋量子数S： S =∑ s ；外层价电子自旋量子数的矢量和 S =0 ， 1， 2，······， S 正整数（价电子为偶数） 或 = 0 ， 1/2，3/2 ，······， S 半整数（奇数） 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 =1 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，称为谱线的多 重性；

例:钠原子,一个外层电子,1s232p3 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; 05:26:30

05:26:30 例：钠原子，一个外层电子，1s 22s 22p 63s 1 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J: 内量子数J取决于总角量子数L与总自旋量子数S的矢量和 J=(L+S),(+S-1),…,-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值不同的光谱项称光谱支项: 2s+1 05:26:30

05:26:30 内量子数J ： 内量子数J取决于总角量子数L与总自旋量子数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 值不同的光谱项称光谱支项： n 2S+1LJ

如:钠原子的光谱支项符号32S12; 表示钠原子的电子处于n=3,2+l=2(S=1/2) ,L=0,J=1/2的能级状态(基态能级); 05:26:30

05:26:30 如：钠原子的光谱支项符号 3 2S1/2； 表示钠原子的电子处于n=3，2S+1 =2(S = 1/2) ，L =0，J = 1/2 的能级状态（基态能级）；

例:写出镁原子基态和第一电子激发态 的光谱支项 基态:1s22p53s2 l2=0L=0 S=12-1/2=02S+1=1 J=0 所以m2+1L为31S0 第一激发态:1s2s2p63s13pl L=1 S=0 2S+1=1.3 (1)S=0,J=1;(2)S=1,J=2,1,0; 所以n2+1L为3P1,33P2,33P1,33Po 05:26:30

05:26:30 例：写出镁原子基态和第一电子激发态 的光谱支项 • 基态：1s22s22p63s2 l 1=0, l 2=0 L=0 S=1/2-1/2=0 2S+1=1 J=0 所以n 2s+1LJ为 3 1S0 • 第一激发态: 1s22s22p63s13p1 l 1=0, l 2=1 L=1 S=0 ,1 2S+1=1, 3 (1)S=0,J=1; (2)S=1,J=2,1,0; 所以n 2s+1LJ为 3 1P1 , 33P2 , 33P1 , 33P0

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这种跃迁或跃迁谱线: 例钠原子的双重D线 Na588996;32S1/2-32P3/2; Na589593;32S12-32P12 05:26:30

05:26:30 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这种跃迁或跃迁谱线： 例 钠原子的双重D线 Na 5889.96 ; 3 2S1/ 2 — 3 2P3/ 2； Na 5895.93 ; 3 2S1/ 2 — 3 2P1/ 2；