堿金屬原子的光譜

關(guān)于堿金屬原子的光譜第1頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月元素周期表第2頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月

堿金屬元素鋰鈉鉀銣銫鈁符號(hào)LiNaKRbCsFr

原子序數(shù)31119375587

特性：化學(xué)性質(zhì)相仿，屬于同一族，都是一價(jià)，電離電勢(shì)較小。第3頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月

巴耳末氫原子光譜規(guī)律固定項(xiàng)（末態(tài)）決定系限動(dòng)項(xiàng)（初態(tài)）H原子：能級(jí)光譜項(xiàng)H原子光譜：第4頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1堿金屬原子的光譜一、堿金屬原子的光譜各個(gè)堿金屬原子的光譜具有相似的結(jié)構(gòu)，光譜線也類似于氫原子光譜，可分成幾個(gè)線系，一般觀察到的有四個(gè)線系，分別稱為主線系、第一輔線系(或稱漫線系、第二輔線系(或稱銳線系)和柏格曼系(基線系)。第5頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月鋰的光譜線系紫外可見紅外線系限第6頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）主線系（theprincipalseries）：譜線最亮，波長(zhǎng)的分布范圍最廣，第一呈紅色，其余均在紫外。（2）第一輔線系（漫線系thediffuseseries）：在可見部分，其譜線較寬，邊緣有些模糊而不清晰，故又稱漫線系。（3）第二輔線系（銳線系thesharpseries）：第一條在紅外，其余均在可見區(qū)，其譜線較寬，邊緣清晰，故又稱銳線系。銳線系和漫線系的系限相同，所以均稱為輔線系。（4）柏格曼系（基線系thefundamentalseries）：波長(zhǎng)較長(zhǎng)，在遠(yuǎn)紅外區(qū)，它的光譜項(xiàng)與氫的光譜項(xiàng)相差很小，又稱基線系。第7頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月堿金屬原子的里德伯公式

當(dāng)時(shí)，系限。二、線系公式

有效量子數(shù)。里德伯研究發(fā)現(xiàn)，與氫光譜類似，堿金屬原子的光譜線的波數(shù)也可以表示為二項(xiàng)之差：1．有效量子數(shù)H原子：主量子數(shù)n是整數(shù)堿金屬原子：、不是整數(shù)有效量子數(shù)第8頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月

、和整數(shù)之間有一個(gè)差值，用表示，

量子數(shù)虧損與無關(guān)，與有關(guān)，大，小，

0、1、2、3……2．量子數(shù)虧損3．光譜項(xiàng)第9頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)一定的l,ml

=0、1、2……l，共2l

+1個(gè)值。4．電子狀態(tài)符號(hào)電子狀態(tài)用量子數(shù)n、l、ml

描述對(duì)一定的n，l=0、1、2……n-1，共n個(gè)值。

l

=0、1、2、3、4……s、p、d、f、g……堿金屬原子的能量與n、l兩個(gè)量子數(shù)有關(guān)，表示為。一個(gè)n，對(duì)應(yīng)n個(gè)能級(jí)。而且第10頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月

數(shù)據(jù)來源電子態(tài)n=234567第二輔線系第一輔線系主線系柏格曼線系氫43484.416280.58474.15186.93499.62535.31.5892.5963.5984.5995.5996.57928581.412559.97017.04472.83094.42268.91.9602.9563.9544.9545.9556.95412202.56862.54389.23046.92239.42.9993.9995.0006.0017.0006855.54381.23031.04.0005.00427419.412186.46854.84387.13046.62238.30.400.050.0010.000鋰的光譜項(xiàng)值和有效量子數(shù)第11頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月表4.1列出了從鋰原子的各個(gè)線系算出的T、以及，從表中可以看出：(1)一般略小于n

，只有個(gè)別例外。(2)同一線系的差不多相同，即l相同的大概相同。(3)不同線系的不同，且l愈大，愈小。(4)每個(gè)線系的系限波數(shù)恰好等于另一個(gè)線系的第二項(xiàng)的最大值。總結(jié)以上所述，鋰原子的四個(gè)線系，可用下列公式表示：第12頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月主線系鋰原子光譜線系第二輔線系（銳線系）第一輔線系（漫線系）柏格曼線系

（基線系）第13頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月100002000030000400000spdfH18679610381266707n主線系一輔系二輔系柏格曼系鋰原子能級(jí)圖光譜項(xiàng)值氫原子能級(jí)圖第14頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第15頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)鈉原子光譜，也有同樣形式的四個(gè)線系公式：主線系：

第一輔線系：

第二輔線系：

柏格曼系：

第16頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月總結(jié)

譜線特征：1）四套線系（四套動(dòng)項(xiàng)）；

2）三個(gè)終端（三套固定項(xiàng)）；

3）兩個(gè)量子數(shù)（n，l）確定能級(jí)。光譜項(xiàng)與氫原子相仿堿金屬原子能級(jí)氫原子能級(jí)

n

很大時(shí)

n

相同，l

不同的能級(jí)高低差別很大堿金屬原子能級(jí)n較小時(shí)，與氫原子能級(jí)相差大。第17頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月

例

Na原子的基態(tài)為3S，已知其共振線波長(zhǎng)為589.3nm,漫線系第一條的波長(zhǎng)為819.3nm,基線系第一條波長(zhǎng)為1845.9nm,主線系的系限波長(zhǎng)為241.3nm,試求3S、3P、3D、4F各譜項(xiàng)的項(xiàng)值。糾正：習(xí)題.2第18頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月主線系共振線為主線系的第一條線（原子從3P3S躍遷）第19頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第20頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2原子實(shí)極化和軌道貫穿

價(jià)電子與原子實(shí)Li：Z=3=212+1Na：Z=11=2(12+22)+1K：Z=19=2(12+22+22)+1Rb：Z=37=2(12+22+32+22)+1Cs：Z=55=2(12+22+32+32+22)+1Fr：Z=87=2(12+22+32+42+32+22)+1共同之處：最外層只有一個(gè)電子價(jià)電子其余部分和核形成一個(gè)緊固的團(tuán)體原子實(shí)堿金屬原子：帶一個(gè)正電荷的原子實(shí)+一個(gè)價(jià)電子H原子：帶一個(gè)正電荷的原子核+一個(gè)電子首先是基態(tài)不同-Li、Na、K、Rb、Cs、Fr的基態(tài)依次為：2s、3s、4s、5s、6s、7s。其次是能量不同第21頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月原子實(shí)是一個(gè)球形對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，它里邊的原子核帶有Ze正電荷和（Z-1）e負(fù)電荷，在原子最外層運(yùn)動(dòng)的價(jià)電子好象是處在一個(gè)單位正電荷的庫(kù)侖場(chǎng)中，當(dāng)價(jià)電子運(yùn)動(dòng)到靠近原子實(shí)時(shí)，由于價(jià)電子的電場(chǎng)作用，原子實(shí)中帶正電的原子核與帶負(fù)電的電子的中心會(huì)發(fā)生微小的偏移，于是負(fù)電的中心不再在原子核上，形成一個(gè)電偶極子。這就是原子實(shí)的極化。第24頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月極化而成的電偶極子的電場(chǎng)又作用于價(jià)電子，使它感受到除庫(kù)侖場(chǎng)以外的另加的吸引力，有效電荷不再為一個(gè)單位的正電荷，這就引起能量的降低。對(duì)于同一n值，l值較小的軌道是偏心率較大的橢圓軌道，當(dāng)電子運(yùn)動(dòng)到一部分軌道上時(shí)，由于離原子實(shí)很近，所以引起較強(qiáng)的極化，對(duì)能量的影響大；對(duì)l值較大的軌道來說，是偏心率不大的軌道，近似為圓形軌道，極化效應(yīng)弱，所以對(duì)能量的影響也小。可以看出，對(duì)能級(jí)產(chǎn)生影響的除了R值，還有有效電荷，通過前面的學(xué)習(xí)我們了解到R值是與核的質(zhì)量聯(lián)系著的，而原子實(shí)極化和軌道貫穿導(dǎo)致了堿金屬和氫原子之間有效電荷的差別。當(dāng)有效電荷