關于堿金屬原子的光譜第1頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五元素周期表第2頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五

堿金屬元素鋰鈉鉀銣銫鈁符號LiNaKRbCsFr

原子序數31119375587

特性：化學性質相仿，屬于同一族，都是一價，電離電勢較小。第3頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五

巴耳末氫原子光譜規律固定項（末態）決定系限動項（初態）H原子：能級光譜項H原子光譜：第4頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五§4.1堿金屬原子的光譜一、堿金屬原子的光譜各個堿金屬原子的光譜具有相似的結構，光譜線也類似于氫原子光譜，可分成幾個線系，一般觀察到的有四個線系，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，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五鋰的光譜線系紫外可見紅外線系限第6頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五（1）主線系（theprincipalseries）：譜線最亮，波長的分布范圍最廣，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，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）：波長較長，在遠紅外區，它的光譜項與氫的光譜項相差很小，又稱基線系。第7頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五堿金屬原子的里德伯公式

當時，系限。二、線系公式

有效量子數。里德伯研究發現，與氫光譜類似，堿金屬原子的光譜線的波數也可以表示為二項之差：1．有效量子數H原子：主量子數n是整數堿金屬原子：、不是整數有效量子數第8頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五

、和整數之間有一個差值，用表示，

量子數虧損與無關，與有關，大，小，

0、1、2、3……2．量子數虧損3．光譜項第9頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五對一定的l,ml

=0、1、2……l，共2l

+1個值。4．電子狀態符號電子狀態用量子數n、l、ml

描述對一定的n，l=0、1、2……n-1，共n個值。

l

=0、1、2、3、4……s、p、d、f、g……堿金屬原子的能量與n、l兩個量子數有關，表示為。一個n，對應n個能級。而且第10頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五

數據來源電子態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鋰的光譜項值和有效量子數第11頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五表4.1列出了從鋰原子的各個線系算出的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)每個線系的系限波數恰好等于另一個線系的第二項的最大值。總結以上所述，鋰原子的四個線系，可用下列公式表示：第12頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五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，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五100002000030000400000spdfH18679610381266707n主線系一輔系二輔系柏格曼系鋰原子能級圖光譜項值氫原子能級圖第14頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五第15頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五對鈉原子光譜，也有同樣形式的四個線系公式：主線系：

第一輔線系：

第二輔線系：

柏格曼系：

第16頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五總結

譜線特征：1）四套線系（四套動項）；

2）三個終端（三套固定項）；

3）兩個量子數（n，l）確定能級。光譜項與氫原子相仿堿金屬原子能級氫原子能級

n

很大時

n

相同，l

不同的能級高低差別很大堿金屬原子能級n較小時，與氫原子能級相差大。第17頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五

例

Na原子的基態為3S，已知其共振線波長為589.3nm,漫線系第一條的波長為819.3nm,基線系第一條波長為1845.9nm,主線系的系限波長為241.3nm,試求3S、3P、3D、4F各譜項的項值。糾正：習題.2第18頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五主線系共振線為主線系的第一條線（原子從3P3S躍遷）第19頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五第20頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五4.2原子實極化和軌道貫穿

價電子與原子實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：最外層只有一個電子價電子其余部分和核形成一個緊固的團體原子實堿金屬原子：帶一個正電荷的原子實+一個價電子H原子：帶一個正電荷的原子核+一個電子首先是基態不同-Li、Na、K、Rb、Cs、Fr的基態依次為：2s、3s、4s、5s、6s、7s。其次是能量不同第21頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五第22頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五第23頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五原子實是一個球形對稱的結構，它里邊的原子核帶有Ze正電荷和（Z-1）e負電荷，在原子最外層運動的價電子好象是處在一個單位正電荷的庫侖場中，當價電子運動到靠近原子實時，由于價電子的電場作用，原子實中帶正電的原子核與帶負電的電子的中心會發生微小的偏移，于是負電的中心不再在原子核上，形成一個電偶極子。這就是原子實的極化。第24頁，共28頁，2022年，5月20日，14點6分，星期五極化而成的電偶極子的電場又作用于價電子，使它感受到除庫侖場以外的另加的吸引力，有效電荷不再為一個單位的正電荷，這就引起能量的降低。對于同一n值，l值較小的軌道是偏心率較大的橢圓軌道，當電子運動到一部分軌道上時，由于離原子實很近，所以引起較強的極化，對能量的影響大；對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，極化效應弱，所以對能量的影響也小。可以看出，對能級產生影響的除了R值，還有有效電荷，通過前面的學習我們了解到R值是與核的質量聯系著的，而原子實極化和軌道貫穿導致了堿金屬和氫原子之間有效電荷的差別。當有效電荷代替Z時，我們得到第25頁，共28頁，2