Глава 11. ВЕКТОРНА МОДЕЛЬ АТОМА
Векторна модель атома. Типи зв’язку
Визначення електронних станів багатоелектронних атомів - дуже складна задача. Тому на практиці їх аналіз здійснюють за допомогою наближених методів, наприклад, векторної моделі атома, яка дозволяє систематизувати квантові стани. Вихідним її положенням є те, що енергія електрона в складному атомі визначається електронною конфігурацією - розподілом електронів між наявними орбіталями (наприклад, електронна конфігурація атома водню є 
, гелію - 
, літію - 
, тощо) і комбінацією можливих спінових і орбітальних внесків, що призводять до повного кутового моменту атома. Електронна конфігурація знаходиться за допомогою принципу Паулі, згідно якого в електронному стані з чотирма квантовими числами (наприклад, 
або 
) може знаходитись тільки один електрон (глава 12, §12.3). Терми позначають через сумарні кутові моменти, які дає векторна модель. Оскільки в основне рівняння кутових моментів не входить потенціал 
, то це значно спрощує аналіз багатоелектронних атомів. Визначення сумарного (повного) вектора кутового моменту (моменту кількості руху) зводиться у векторній моделі до алгебраїчного складання квантових чисел, що характеризують вектори кутових моментів електронів. Отже, у векторній моделі замість розв’язку складної задачі знаходження енергетичних рівнів атомів здійснюються класифікація або систематизація квантових станів. Вона полягає у знаходженні відповідних квантових чисел складної системи за допомогою комбінаторики квантових чисел більш простих (одноелектронних) систем і визначенні набору енергетичних рівнів, які належать одному терму, тобто мультиплетності термів.
|
|
|
Ця задача спрощується ще й тому, що електрони всіх заповнених оболонок, крім валентної, мають нульовий кутовий момент 
і, замість розгляду внесків усіх 
електронів, можна обмежитись розглядом лише валентних електронів. Однак залишається складність, зв’язана з вибором послідовності складання кутових моментів, яка залежить від інтенсивності взаємодії моментів між собою. Для спрощення складання кутових моментів валентних електронів прийнято розрізняти два граничних випадки моделей зв’язку: нормального ( 
або Рассел-Саундеровського) та 
зв’язку.
Нормальним називаєтьсязв’язок, коли енергії взаємодії орбітальних 
і спінових моментів ( 
) кількості руху, в основі яких лежить електростатична квантова взаємодія, більші за енергію спін-орбітальної взаємодії ( 
), магнітна взаємодія якої згідно (9.31) пропорційна квадрату сталої тонкої структури,
та 
. (11.1)
зв’язком називається випадок, коли енергії орбітальної ( 
) та спін-спінової ( 
) взаємодій менші за енергію спін-орбітальної взаємодії ( 
)
|
|
|
(11.2)
Жодна із розглянутих моделей не дає точного уявлення про справжній стан, тому що завжди існує внутрішня конкуренція між різними типами взаємодій. Навіть в одному атомі різні електрони взаємодіють за різними схемами. Але для легких атомів, у яких незначна спін-орбітальна взаємодія, нормальна (Рассел-Саундерса) модель дозволяє описувати поведінку валентних електронів. У важких атомів, здебільшого, переважає 
зв¢язок, бо у них суттєво збільшується спін-орбітальна взаємодія. Взагалі векторна модель відіграє допоміжну роль мнемонічного правила.
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 545; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!