background image

 

 

Liczby kwantowe 

1.Kwantowanie energii, główna liczba kwantowa.

2.Orbitalny moment pędu elektronu, orbitalna liczba kwantowa, 
orbitalna magnetyczna liczba kwantowa.

3.Spin elektronu, spinowa liczba kwantowa, spinowa magnetyczna 
liczba kwantowa.

4.Całkowity moment pędu elektronu.

5.Subtelna struktura widm liniowych.

6.Zasada Pauliego.

background image

 

 

1.Kwantowanie energii, główna liczba kwantowa.

4

2 2

2

0

1

8

e m

h n

e

e

=-

   

 

kwantowanie energii    
n = 1,2,3..... 

n – główna liczba kwantowa 

2

1

n

:

~

background image

 

 

2.Orbitalny moment pędu elektronu, orbitalna liczba kwantowa, 
orbitalna magnetyczna liczba kwantowa.

2

m

l

e

e

p

L

m

=

  

Wartości orbitalnego momentu pędu 

l

L

r

są skwantowane.  Wartości 

l

L

 związane są z liczbą kwantową 

l

 relacją: 

l 

– orbitalna liczba kwantowa

l

 = 0, 1, 2 ... (

- 1)

p

m

 – moment magnetyczny

( 1)

l

L

l l

=

+ h

background image

 

 

Kwantowanie przestrzenne 

  

  

l

L

r

Wektor momentu pędu  elektronu może mieć tylko takie kierunki w 

przestrzeni, dla

l

L

r

których rzuty wektorana kierunek zewnętrznego pola magnetycznego (np. oś z) 

przybierają wartości będące wielokrotnością 

h

gdzie:

m

l 

– orbitalna magnetyczna liczba 

kwantowa, 
m

l

  = 0,  1,  2 ...  

l

lz

l

L

m

= h

background image

 

 

3.Spin elektronu, spinowa liczba kwantowa, spinowa magnetyczna liczba kwantowa.

s – spinowa liczba kwantowa, s = ½

stąd:

1 1

3

(

1)

2 2

2

s

=

+

=

h

h

Elektronowi przypisuje się własny moment pędu 

s

L

r

(tzw. spin) i związany z nim 

magnetyczny moment własny elektronu 

ms

p

r

Z rozważań mechaniki kwantowej wynika, że spin powinien być skwantowany 
według prawa 

(

1)

s

L

s s

=

+ h

background image

 

 

Podobnie skwantowany jest rzut spinu na kierunek zewnętrznego pola 
magnetycznego (np. oś z) 

sz

s

L

m

= h

gdzie:

m

s

 – magnetyczna liczba spinowa, 

m

s

 =  1/2

Dla danego zespołu wartości liczb skwantowych n, 

l

, m

l

 istnieją 

dwie dozwolone wartości liczby m

s

 ( 1/2). 

2

1

sz

L

background image

 

 

4. Całkowity moment pędu elektronu.

Elektronowi przypisuje się orbitalny moment pędu 

l

L

r

 oraz spinowy moment pędu (spin) 

s

L

r

Całkowity moment pędu elektronu 

l

s

J

L L

= +

r

r

r

wartość całkowitego momentu pędu 

j = l 

 s,

j = l  

1

/

2

(

1)

J

j j

=

+ h

(*)

Wartość całkowitego momentu pędu jest skwantowana. 
Całkowita moment pędu elektronu nie może przyjmować dowolnej 
wartości, a jedynie wartości określone wzorem (*). 

background image

 

 

W zależności od orientacji rzutu spinu na oś z (zgodnie albo 
przeciwnie do natężenia pola magnetycznego) dodatkowa 
energia związana ze spinem może zwiększyć lub zmniejszyć 
energię związaną z ruchem orbitalnym. Tym tłumaczy się 
subtelną strukturę widm liniowych (rozszczepienie linii 
widmowych). 

  

sz

L

lz

L

sz

L

lz

L

z

J

z

J

background image

 

 

Ze spinowym momentem pędu 

s

L

r

związany jest spinowy moment magnetyczny 

s

m

r

Spinowy moment magnetyczny 
elektronu zwrócony przeciwnie 
do spinowego momentu pędu 
ma wartość: 

s

s

e

L

m

=

background image

 

 

Linia widmowa D w widmie sodu składa się z dwóch linii D

1

 i D

2

 o długościach fal: 

o

1

o

2

5890,0A

5895,9A

l

l

=

=

Liniom tym odpowiadają dwa poziomy energetyczne wzbudzonego atomu sodu. 

5. Subtelna struktura widm liniowych.

poziom wzbudzony

poziom podstawowy

background image

 

 

6.  Zasada Pauliego

W atomie nie może być dwóch elektronów o 
identycznych 
wartościach czterech liczb kwantowych.

n = 1, 2, 3 ...
l = 0, 1, 2 ... (n - 1)

m

l

 =  0,  1,  2 ... 

 

l

m

s

 =  1/2

Powłoka

Liczby kwantowe

Liczba stanów

n

l

m

l

podpowłoce

powłoce

K

1

0 (s)

0

2

2

L

2

0 (s)

1 (p)

0

 -1, 0, +1

2
6

8

M

3

0 (s)

1 (p)
2 (d)

0

 -1, 0, +1

  -2, -1, 0, +1, +2

2
6

10

18

N

4

0 (s)

1 (p)
2 (d)

3 (f)

0

 -1, 0, +1

  -2, -1, 0, +1, +2

   -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

2
6

10
14

32

O

5

0 (s)

1 (p)
2 (d)

3 (f)

4 (g)

0

 -1, 0, +1

  -2, -1, 0, +1, +2

   -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

    -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, 

+4

2
6

10
14
18

50

(x 2 bo liczba 
spinowa może 
przyjmować 
wartości  
±

1

/

)

background image

 

 

ε

n=4

n=3

n=2

n=1

2

8

18

1

Układ elektronów w atomie miedzi   

29

Cu

2 + 8 + 18 + 1 =  29


Document Outline