Struktura a spektra atomů
C4020 Pokročilá fyzikální chemie
1
Dominik Heger
1. P. Atkins: Fyzikální chemie, Kapitola 9
2. M. Hollas: Modern Spectroscopy, Kapitola 7.1 (Atomic
Spectroscopy)
3. Ira Levine: Quantum Chemistry, Kapitola 11 (ManyElectron
Atoms), 4 (Angular Momentum), 10 (Electron
Spin)
2
• Hybnost (momentum) p=mv
• Moment setrvačnosti (moment of inertia) I=mr2
• Moment hybnosti (angular momentum) L = r × p
Houpačka (see-saw (z Franc. ci-ça (tady-tam)), teeter-totter)
Moment hybnosti
3
Proč je rotace kvantovaná?
Příklad pro pohyb částice na kružnici
4
Znaménko ml určuje směr L
5
3D znázornění vyhovující
vlny na kruhu
6
Znaménko ml určuje směr L
7
Znaménko ml určuje směr L
8
Vektorová interpretace momentu
hybnosti L, ve vztahu k l a ml
9
http://calclab.math.tamu.edu/~rahe/Instructor/Day08Slides/slide05_vector_model_angular_momentum.jpg
Vektorová interpretace momentu
hybnosti L, ve vztahu k l a ml
10
Záření a absorpce atomu vodíku
(příklad jednoelektronového atomu)
11
2. Matematické vysvětlení: Johann Jakob Balmer (1825-1898, Lausen, Švýcarsko)
3. Fyzikálně-chemický význam: Niels Bohr (1885-1962, Dánsko)
1. Pozorování: Anders Jonas Ångström (1814-1874, Švédsko)
J. J. Balmer: Notiz uber die spektrallinien des wasserstoffs
Annalen der Physik und Chemie, Bd. 25, 1885, 118, 80-87.
Atom vodíku - pozorování
12
Atom vodíku
13
Víceelektronové interakce způsobí
rozštěpení hladin o stejném n ale různém l
Grotriánovy diagramy
Atom lithia
Atomový orbital
14
• Jednoelektronová vlnová funkce
• Všechny orbitaly se stejným hlavním kvant. číslem n tvoří tzv.
slupku:
• Orbitaly se stejným hlavním kvantovým číslem, ale rozdílnými
vedlejšími kvantovými čísly tvoří tzv. podslupky:
Sčítání (magnetických) vektorů
15
16
Kódování pro L:
17
Stern-Gerlachův experiment (1921)
„Prostorové kvantování“
18
19
Elektronové přechody pro atom
vodíku
20
Chybné přechody v obr. 9.17 českého Atkinse!
Elektronové přechody v
alkalických kovech
21
22
Spin-orbitální interakce
Spin-orbitální interakce
23
Zeemanův efekt
24
Rozštěpení hladin působením vnějšího magnetického pole.
Shrnutí
25