原子發(fā)射光譜法(2)(已修改)
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【正文】 2021/6/15 第三章 原子發(fā)射光譜分析法 Atomic Emission Spectrometry 2021/6/15 167。 3－ 1 原子光譜法概述 一 、 原子光譜法分類(lèi) 原子發(fā)射光譜 （ AES） 原子吸收光譜 （ AAS） absorption 原子熒光光譜 （ AFS） 產(chǎn)生原因 ：原子在電子能級(jí)之間的躍遷 或者說(shuō) ， 原子外層電子 （ 價(jià)電子 ） 在不同的原子軌道之間的躍遷 Q：軌道和電子能級(jí)有什么關(guān)系 ？ 什么是軌道 ？ 2021/6/15 分子軌道指的是分子中的電子的運(yùn)動(dòng)軌跡 ， 不同的軌道具有不同的能量 ， 如果用 “ —— ”表示軌道 ， 按照能量高低將軌道上下排列 ， 可以得到軌道能級(jí)示意圖 。 以分子軌道和分子能級(jí)為例 2021/6/15 分子的電子能級(jí)是分子的能量狀態(tài) ， 能級(jí)狀況取決于電子在分子軌道上的排布狀況 —— 電子的能量狀態(tài) 。 例如：分子的單重態(tài)的電子在軌道的排布狀況 低能軌道 高能軌道 基態(tài) 激發(fā)態(tài) 2021/6/15 原子核外的電子在原子軌道上運(yùn)動(dòng) ， 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同 ，原子所處的能量狀態(tài) （ 即能級(jí) ） 就不同 。 譬如 Na 1s22s22p63s1——Ground state 1s22s22p63p1——? 因此 ， 要了解原子的電子能級(jí) ， 首先要了解原子核外電子的排布情況 （ 實(shí)際上就是核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) ） 原子軌道和原子能級(jí)什么關(guān)系？ 2021/6/15 軌道形狀：球形對(duì)稱 ——s軌道 12個(gè)電子的運(yùn)動(dòng) 34個(gè)電子的運(yùn)動(dòng) 軌道形狀： 2個(gè)球形對(duì)稱 ——2個(gè) s軌道 ， 但能量不同 ， 分層 原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 2021/6/15 更多個(gè)電子的運(yùn)動(dòng) 軌道特點(diǎn) （ 1） 多層 （ 2） 第二層除了球形 s軌道外 ，還有紡錘形 p軌道 （ 3） p軌道在空間還有不同的伸展方向 （ 4 ） 更高層還有 d軌道 2021/6/15 2021/6/15 電子層數(shù) ——主量子數(shù) n n=1， 2， 3， 4， 5， 6， 7 K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q 原子軌道的形狀 ——角量子數(shù) l l＝ 0， 1， 2， 3， 4……n 1 s p d f g 原子軌道的空間取向 （ 即伸展方向 ） ——磁量子數(shù) m m＝ 0， 177。 1， 177。 2， …… 177。 l 量子力學(xué)對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的表述 2021/6/15 目的就是準(zhǔn)確描述核外每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 但根據(jù)電子排布的規(guī)則，每個(gè)軌道上可最多容納兩個(gè)電子，在同一軌道上的這兩個(gè)電子是不是就具有相同的量子數(shù)了？ 問(wèn)題：為什么要定義這些量子數(shù)？ 兩個(gè)電子是自旋方向不同的，用自旋量子數(shù)表示 2021/6/15 電子的自旋方向 ——自旋量子數(shù) s s=+1/2， 1/2 四個(gè)量子數(shù)可以表示原子核外任何一個(gè)電子 ， 相互之間量子數(shù)一定不會(huì)完全相同 ——(電子的量子坐標(biāo) ?) 2021/6/15 通常核外電子的排布 ——電子組態(tài)可以這樣表示 Na： 1s22s22p63s1——基態(tài) 1s22s22p63p1——激發(fā)態(tài) 注意：一般情況下 ， 原子的內(nèi)層電子已經(jīng)飽和 ，比較穩(wěn)定 ， 在原子光譜中 ， 發(fā)生躍遷的一般為價(jià)電子 ， 所以在光譜學(xué)上更關(guān)注 價(jià)電子的組態(tài) 2021/6/15 Questions： （ 1） 用這個(gè)所謂價(jià)電子的組態(tài)可表明價(jià)電子所處的原子軌道 ， 也能說(shuō)明原子是處于基態(tài)還是激發(fā)態(tài) ， 那么它能確切表示電子所處的能級(jí)嗎 ？ （ 2） 在這個(gè)電子組態(tài)的表示式中 ， 沒(méi)有體現(xiàn)磁量子數(shù)和自旋量子數(shù) ， 難道它們對(duì)電子的能量沒(méi)有影響嗎 ？ 2021/6/15 例如 Na價(jià)電子組態(tài)的 3p1——激發(fā)態(tài) 這個(gè)符號(hào)表示的激發(fā)態(tài)實(shí)際上包涵兩個(gè)能量相近的能級(jí)，因此僅僅用 3p1來(lái)表示并不能準(zhǔn)確地反映在這種狀態(tài)下 Na原子的能級(jí)狀況。 Why ? 舉個(gè)例子 2021/6/15 Spin (s) and orbital (l) motion create magic fields that perturb each other (couple) if fields parallel slightly higher energy if fields antiparallel slightly lower energy 2021/6/15 像 3p1這種情況 ， 軌道上只有 1個(gè)電子 ， 自旋運(yùn)動(dòng)與軌道運(yùn)動(dòng)相互影響的情形簡(jiǎn)單 ， 就是一個(gè)平行一個(gè)反平行 。 如果 3s1p1情況 ， 2個(gè)電子 ， 情形就復(fù)雜了 ， 復(fù)雜在哪里 ？ 問(wèn)題思考？ 2021/6/15 光譜項(xiàng) 考慮到自旋 、 軌道運(yùn)動(dòng) （ SS， OO， SO） 相互影響后的原子能級(jí)的情況 ， 定義一套新的參數(shù) （ 量子數(shù) ）來(lái)表達(dá)真實(shí)的原子能級(jí) （ 1） 主量子數(shù) n， 這個(gè)不變 2021/6/15 各價(jià)電子角動(dòng)量相互作用 ， 按一定方式耦合而成的
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