41267 IMGW99 (3)

5 Rozpatrzmy jako przykład atom mający na nic zapełnionych powłokach jeden I elektron / i jeden elektron d, czyli I, ~ 3, a /, * 2. Wówczas zgodnie ze wzorem (5.$) I L może przyjmować wartości 1, 2, 3, 4 i 5, co odpowiada termom elektronowym p I D, F, G i H. Multipletowość tych termów może wynosić 1 (oba elektrony sparowane I 5 * 0) lub 3 (oba elektrony niesparowane, S « 1). Zaznaczamy to za pomocą lewego I górnego indeksu, np. ^łP, ^yD. Wartość J zaznaczamy prawym dolnym indeksem. I Ostatecznie rozpatrywanemu atomowi z jednym elektronem / i jednym d możemy I przypisać termy elektronowe: ^łP,, ^lD₂, ^lF₃, ^lG₄, ^lB_s, ³P₀ ,₂,    3< i

³G₃.4.5. ³*W

Pod wpływem pola elektrycznego lub magnetycznego wektor całkowitego 9 momentu pędu J ulega precesji (patrz rys. 5.1) i kwantowaniu przestrzennemu, takiemu samemu jak kwantowanie orbitalnego momentu pędu l przedstawione na | rys. 52. Rzut momentu pędu J na oś działającego pola wynosi Mjh, przy czym | magnetyczna liczba kwantowa Mj może przybierać wartości Mj == J, (J -1) | (J — 2),...,( — J + 2), (-J + 1), —J, czyli razem 2J + I możliwych wartości. W polu | magnetycznym każdy ze stanów Mj ma inną energię, natomiast w polu elektrycznym | stany M_} i — Mj mają taką samą energię, ponieważ w odróżnieniu od pola 1 magnetycznego siła działająca na elektrony w polu elektrycznym nie zależy od | kierunku ruchu elektronów. W polu magnetycznym mamy więc 2J +1 zróż-1 nicowanych energetycznie poziomów, a w polu elektrycznym mamy J + 1 zróż-1 nicowanych energetycznie poziomów, gdy J jest liczbą całkowitą, lub J + i, gdy | J jest liczbą połówkową.

Mechanika kwantowa przypisuje każdemu stanowi elektronowemu opisanemu | przez omówione wyżej liczby kwantowe odpowiednią funkcję falową, która określa | rozkład prawdopodobieństwa znalezienia elektronu w przestrzeni wokół jądra Taką | funkcję falową nazywamy spinorbitalem. Zgodnie z zakazem Pauliegó na jednym \ spinorbitalu może się znaleźć tylko jeden elektron. Zauważono przy tym, a | orientacja spinu [m_s — +1 lub i) nie zależy na ogół od rozkładu elektronowego | ładunku w przestrzeni i że można rozdzielić funkcję falową na część konfiguracyjną} i część spinową. Część konfiguracyjna funkcji falowej opisująca geometryczny kształt | „chmury” elektronu nazywa się orbitalem i jest określona przez trzy liczby kwantowe I n, l i m,. Na jednym orbitału mogą się pomieścić nie więcej niż dwa elektron) | o spinach antyrównoległych.

5.1 A. Funkcje falowe stanów elektronowych w atomach

Wewnętrzne pole elektryczne jądra działające na elektrony w atomie na {■ symetrię kulistą. W takim polu nie ma wyróżnionego kierunku działania i moment) | pędu nie są przestrzennie zorientowane. Każdy poziom f jest (2f + l)*krotnit| zdegenerowany, trn mogą się na nim zmieścić 2(2/ + 1) elektrony mające taką samą f energię.

Jeżeli atom znajdzie się pod wpływem pola zewnętrznego, następuje przestrzenne | zorientowanie momentu pędu elektronów. Kształty orbitali s, p i d w zewnętrzny® y polu o symetrii osiowej i kierunku osi z przedstawiono na rys. 5.3. Elektron? |

kierunek polo

Ryt 53, Kształty orbitali a, p i d w zewnętrznym polu skierowanym wzdłuż osi z

s znajdują się tylko na jednym orbitalu (m_t = 0) zachowującym w polu symetrię kulistą. Elektrony p zajmują trzy orbitale p_x, p_f i p_t (m, = 0, ±1) o trzech różnych energiach w polu magnetycznym. W polu elektrycznym orbitale p_x i p_T mają jednakową energię (por. punkt 5.1.3), która różni się od energii orbitalu /?,. Elektrony i znajdują się na pięciu orbitalach: d,₂, d_xt, d_n% i d_xI_ _v» (m, — 0, ±1,±2). Pole magnetyczne rozszczepia poziom d na pięć poziomów o różnych energiach, pole elektryczne zaś tytko na trzy poziomy o różnych energiach, gdyż energie stanów -f m_l i ~m, w polu elektrycznym są równe.

Znaki -f i — na orbitalach oznaczają, że w danym obszarze funkcja falowa ma wartość dodatnią lub ujemną, czego nie należy mylić z dodatnim lub ujemnym ładunkiem elektrycznym.