题目
基态Ni原子可能的电子组态为:(1) [Ar]3d^84s^2 ,(2) [Ar]3d^94s^1 由光谱实验确定其能量最低的光谱支项为3F4,试判断它是哪种组态。
基态Ni原子可能的电子组态为:(1) [Ar]3d^84s^2 ,(2) [Ar]3d^94s^1 由光谱实验确定其能量最低的光谱支项为3F4,试判断它是哪种组态。
题目解答
答案
解分别求出(1),(2)两种电子组态能量最低的光谱支项,与实验结果对照,即可确定正确的电子组态。组态(1) :m_S=1 ,S=1; m_L=3 ,L=3;L+S=4。因此,能量最低的光谱支项为3F4,与光谱实验结果相同。组态(2) :m_S=1 ,S=1 m_L=2 ,L=2;L+S=3。因此,能量最低的光谱支项为3D3,与光谱实验结果不同。所以,基态Ni原子的电子组态为 [Ar]3d^84s^2 。
解析
步骤 1：确定组态(1)的光谱支项
组态(1)为 [Ar]3d^84s^2。3d轨道上有8个电子，4s轨道上有2个电子。根据泡利不相容原理，3d轨道上的电子可以有5个不同的轨道，每个轨道最多容纳2个电子。因此，3d轨道上的8个电子可以有4个轨道各容纳2个电子，1个轨道容纳0个电子。4s轨道上的2个电子可以有1个轨道各容纳2个电子。因此，组态(1)的总自旋量子数S=1，总轨道量子数L=3，因此能量最低的光谱支项为3F4。
步骤 2：确定组态(2)的光谱支项
组态(2)为 [Ar]3d^94s^1。3d轨道上有9个电子，4s轨道上有1个电子。根据泡利不相容原理，3d轨道上的电子可以有5个不同的轨道，每个轨道最多容纳2个电子。因此，3d轨道上的9个电子可以有4个轨道各容纳2个电子，1个轨道容纳1个电子。4s轨道上的1个电子可以有1个轨道各容纳1个电子。因此，组态(2)的总自旋量子数S=1，总轨道量子数L=2，因此能量最低的光谱支项为3D3。
步骤 3：比较光谱支项
根据光谱实验确定的能量最低的光谱支项为3F4，与组态(1)的能量最低的光谱支项相同，因此基态Ni原子的电子组态为 [Ar]3d^84s^2。
组态(1)为 [Ar]3d^84s^2。3d轨道上有8个电子，4s轨道上有2个电子。根据泡利不相容原理，3d轨道上的电子可以有5个不同的轨道，每个轨道最多容纳2个电子。因此，3d轨道上的8个电子可以有4个轨道各容纳2个电子，1个轨道容纳0个电子。4s轨道上的2个电子可以有1个轨道各容纳2个电子。因此，组态(1)的总自旋量子数S=1，总轨道量子数L=3，因此能量最低的光谱支项为3F4。
步骤 2：确定组态(2)的光谱支项
组态(2)为 [Ar]3d^94s^1。3d轨道上有9个电子，4s轨道上有1个电子。根据泡利不相容原理，3d轨道上的电子可以有5个不同的轨道，每个轨道最多容纳2个电子。因此，3d轨道上的9个电子可以有4个轨道各容纳2个电子，1个轨道容纳1个电子。4s轨道上的1个电子可以有1个轨道各容纳1个电子。因此，组态(2)的总自旋量子数S=1，总轨道量子数L=2，因此能量最低的光谱支项为3D3。
步骤 3：比较光谱支项
根据光谱实验确定的能量最低的光谱支项为3F4，与组态(1)的能量最低的光谱支项相同，因此基态Ni原子的电子组态为 [Ar]3d^84s^2。