内蒙古大学：《仪器分析化学》课程教学资源（PPT课件）第十二章 光分析法导论 第二节 原子光谱与分子光谱

第十二章 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 23:1117

23:11:17 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 235.06.07.08.09.0240.01.02.03.04.0245.06.0 λ/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； 23:11:17

23:11:17 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=11+12|,|1+2-1,.,111-☑21 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：1+2=1；L=2,1,0 S=0,±1 23:11:17

23:11:17 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,士1，士2，.，士S 或=0，±1/2,3/2，.，士S 例：碳原子，基态的电子层结构(1s)22s)2(2p)2, 两个外层2p电子：S=0,士1；3个不同值； L与S之间存在相互作用；可裂分产生(2S+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； 23:11:17 页下

23:11:17 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=1/2一1/2=0，M=1;单重线； 23:11:17

23:11:17 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=(L+S,(L+S-1),.,(L一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； 23:11:17 页下以

23:11:17 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：nLJ 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32S12: 表示钠原子的电子处于=3，M=2S=1/2),L=0, J=12的能级状态（基态能级）； 23:11:17

23:11:17 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 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 Na5889.96;32S1/2-32P3/2 Na5895.93;32S1v2-32P1/2 23:11:17

23:11:17 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△n为整数，包括零： (2)总角量子数的变化△L=±1； (3)内量子数的变化△J=0,±1；但是当J=0时，△J=0的 跃迁被禁阻； (4)总自旋量子数的变化△S=0,即不同多重性状态之间的 跃迁被禁阻； 23:11:17

23:11:17 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 o/cm 元素的光谱线系常用能级 图来表示。最上面的是光谱 0000 项符号；最下面的横线表示 00 基态；上面的表示激发态； 2000 可以产生的跃迁用线连接； 2.0 25000 线系：由各种高能级跃迁 30000 到同一低能级时发射的一系 列光谱线； 45000 钠的能级图 23:11:17

23:11:17 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；