一碱金属原子光谱的试验规律

~ 2 p ns
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一辅线系：
~
~ 2 p nd
柏格曼系：
~
R R , n 4,5, 2 2 (3 d ) ( n f )
~ 3 d nf
主线系：
~ ~
~
R R , n 3,4, 2 2 (3 s ) ( n p ) R R , n 4,5, 2 2 (3 p ) ( n s )
Δ与 n 无关，与l 有关， l 大，Δ小 。
n n * 量子数
亏损
• 光谱项
Tm* R 2 T ( m ) R2 m* m n * R ~ T T ~ m T n n* * n* T n *
• 电子状态符号
λ2 241.3nm
3p λ1 589.3nm 3s
n=∞
(2)T3 p T3 s 1 / 1 2.447 10 6 m 1 E3 p hcT3 p 3.03eV
R R , n 3,4, 2 2 (3 p ) ( n d )
~ 3 s np ~ 3 p ns ~ 3 p nd
第二辅线系：
第一辅线系：
柏格曼系：
R R ~ 3 d nf , n 4,5, 2 2 (3 d ) ( n f ) R • 碱金属原子的光谱项 T R 2 n* (n ) 2 ~
电子状态用量子数n、l、ml 描述 对一定的n，l = 0, 1, 2, …, n-1，共 n 个值。 对一定的l， ml = ±1, ±2, …, ±l，共 2l+1 个值。 l = 0, 1, 2, 3, 4, 5, … ; 分别记为s，p，d，f，g，…
R Tn ,l nx (2 s , 2 p , 3d ) 2 (n l ) R En ,l hc nx (2 s , 2 p , 3d 2 (n l )
二. 线系公式
~ T (m) T (n) R ( 1 1 ) H 原子光谱： 2 2 m n ~ ~ T (m) R m2
n
里德伯研究发现，与氢光谱类似，碱金属原子的光谱线的波数也 可以表示为二项之差：
• 有效量子数
~ T T R( 1 1 ) m* n* m *2 n *2 R ~ ~ n* , Tm* m *2
R R 2 (2 s ) (n p )
R En ,l hc (n l )2 ~ 2 s np , n 2 , 3 , 2
第二辅线系：
~
R R , n 3,4, 2 2 (2 p ) (n s )
R R , n 3,4, 2 2 (2 p ) (n d )
), 能级和 n, l都有关系
cm-1
(1) n*一般略小于n ，只有个别例外。 (2) 同一线系的Δ差不多相同，即 l 相同的Δ大概相同。 (3) 不同线系的Δ不同，且 l 愈大，Δ愈小。 (4) 每个线系的系限波数恰好等于另一个线系的第二项的最大值。
R 2 n*
主线系：
~

一. 碱金属原子光谱的实验规律(注意和氢原子的比较)
碱金属元素的原子光谱具有相似的结构，类似于氢原子光谱，可 分成几个线系。一般观察到的有四个线系，分别称为主线系、第 一辅线系(或称漫线系）、第二辅线系(或称锐线系)和柏格曼系(基 线系)。
系限 229.97 nm
Li原子光谱
(1) 主线系(the principal series)：谱线最亮，波长的分布范围最广， 第一呈红色，其余均在紫外。 (2) 第一辅线系(漫线系the diffuse series)：在可见部分，其谱线较 宽，边缘有些模糊而不清晰，故又称漫线系。 (3) 第二辅线系(锐线系the sharp series)：第一条在红外，其余均在 可见区，其谱线较宽，边缘清晰，故又称锐线系。锐线系和漫 线系的系限相同，所以均称为辅线系。 (4) 柏格曼系(基线系the fundamental series)：波长较长，在远红外 区，它的光谱项与氢的光谱项相差很小，又称基线系。
n* m *
有效量子数
系限对应于电离时的能量
H 原子：主量子数 n 是整数
碱金属原子：n*,
n*
m * 不是整数 有效量子数 RLi 109729 7 1 R 1 . 09729 10 m Li T T (cm 1 )
R 2 n*
• 量子数亏损
n* 和整数 n 之间有一个差值，用Δ表示:
例，Na原子基态为3s，已知主线系共振线波长和线系波长分 别为589.3nm和241.3nm. 求，（1）Na原子基态谱项值T3s,能级E3s和量子数亏损Δ3s (2)Na原子3p态的谱项T3p,能级E3p和量子数亏损Δ3p
解， (1) Na原子主线系公式， 1/ T3 s Tp ( 0) T3 s 1 / 1 / 241.3 10 9 4.144 10 6 m 1 E3 s hcT3 s 5.14eV R T3 s 3 s 3 R 1.37 2 (3 3 s )
§4.2 碱金属原子的光谱
2 En hcRZ 2 Z R 光谱项 H原子：能级 E n ( Z 1) T (n) 2 2 n n hc
由
h E n E m
~ 1 T ( m) T ( n)
谱线的波长 解释实验规律
碱金属元素：锂(3)、钠(11)、钾(19)、铷(37)、铯(55)和钫(87) 一价，化学性质相仿，电离电势较小，易被电离，具有金属的一 般性质等。