Результирующий механический момент многоэлектронного атома.

Каждый е имеет орбитальный момент импульса L_e и основной магнитный момент L_s. Суммируя все моменты, получаем результирующий момент атома Z_s зависящий от квантового числа: =L+S; L+S-1; |L-S| (1). L – квантовое число суммарного орбитального момента импульса; S – квантовое число суммарного спинового магнитного момента. Т.к. с орбитальным движением связан орбитальный магнитный момент, и если е обладает собственным магнитным моментом, то можно вычислить результирующий момент, как сумму этих моментов. M_, где  принимает значения из (1) . Энергия атома зависит от  в следствии взаимодействия орбитального и спинового моментов. При этом соответствующий терм атома, энергия которого зависит от : ^2s+1L _.

Вместо L принято писать L = 0^S1^P 2^D 3^F

Эффект Зеемана

Когда атомы вещества имеют момент <> 0. (если момент = 0, то диамагнетики). Эффект Зеемана возникает лишь в парамагнетиках. Он заключается: в расщеплении энергетических уровней атома при действии на него магнитного поля. Величина расщепления: _ΔE = -M_JZ·B. Где M_JZ – проекция магнитного момента атома на направление магнитного поля; B – индукция магнитного поля. Значит расстояние между Зееманскими подуровнями одинаково. M_JZ = М_б·g·M_y. g – коэффициент Ланде, зависит от квантовых чисел S,L,J. g = 1+((J(J+1)+L(L+1)-S(S+1))/2·J(J+1)). Квантовое число принимает 2J+1значения: M_y = -J; -J+1; … +J.

Каждый энергетический уровень распадается на 2J+1 компонентов.

Жёлтый дуплет атома Na: 3p →3s

g=1; _ΔE= М_б·B; _Δω = _ΔE/Ћ → _Δω = М_б·B/Ћ (*)

Расстояние между линиями по частоте. Простой или нормальный эффект Зеемана – расщепление на 3 линии: ω₀ → ω₀, ω₀ ± _Δω. Сложный эффект Зеемана – при расщеплении более чем на линии: _Δω^`=r· _Δω/q, r,q – небольшие простые числа 1,2,3…

Для Na:

Электронный парамагнитный резонанс

Если атомы вещества внести в магнитное поле, то каждый терм расщепляется на 2J+1 подуровни; расстояние между 3 подуровнями: _ΔE = М_б·g·B. Пусть также имеется переменное э.м. поле с частотой ω; hω = _ΔE = М_б·g·B. В этом случае будет происходить поглощение энергии в э.м. поле, т.к. атомы будут переходить между энергетическими состояниями, соответствующими 3-м подуровням. Это обнаружил Завойский в 1944г. Т.к. чисто атомов в обычном состоянии < чем атомов в возбуждённом, то преобладает поглощение магнитных волн над излучением.

ω = М_б·B·g/Ћ=10¹¹Гц(если g=1)

Явление поглощения магнитных волн парамагнетиками развилось в «электронный парамагнитный резонанс» (ЭПР). Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) – поглощение ядрами атомов электронных волн U  10⁹ Гц. «Резонанс» значит, что поглощение идёт на определенных частотах. В случае ЭПР схема наблюдения его:

Тут зависимость импульса от индукции будет:

Связь в молекулах.

Чтоб объяснить свойства молекулы надо рассмотреть разные виды движения и строения молекул.

1. Ионная (связь Li(литий) и F(фтор)). В литии энергия ионизации E_{i Li} = 5,3 эВ. Сродство с электроном у фтора Е_cF=3,5 эВ. Если сближать эти два атома, то энергетически выгодно электрону от лития перейти к фтору.

Когда r=R₀, то минимум потенциальной энергии. U₀ = K₀e²/R₀; (где K₀ – константа из закона Кулона, R₀ – расстояние между атомами фтора и лития, когда есть молекула Li+F.

Это выражение показывает, что связь в этом F+Li можно считать ионной. В ионной молекуле F+Li электростатическое взаимодействие ионов Li⁺ и F^- компенсирует разницу E_{i Li} и E_{с F}.

При этом взаимодействии e из Li с орбиты S переходят к F.

Такая связь обусловленная электростатическим взаимодействием атомов - ионная. Некоторые связи можно считать ионными и вводят некий коэффициент ионности.

2. Ковалентная связь (наиболее распространённая) – химическая связь, обусловлненная тем, что один или более валентных электронов обобществлены двумя атомами.

Н₂⁺

Этот e не даёт оттолкнуться двум протоном.

Н₂

Рассмотрим потенциальную энергию взаимодействия двух атомов в молекуле. Как она меняется при изменении расстояния между ядрами двух атомов. Форма кривой зависит от ориентации спинов (↑↓ или ↑↑). Состояние ↑↑ - возбуждённое, ↑↓ - основное.

Мы видим, что в возбуждённом состоянии молекула находиться не может, его называют отталкивательным (если ↑↑ то молекула распадается на 2 атома). Эти кривые получены из квантово-механических вычислений. У других молекул на примере 2-х атомных, можно нарисовать:

А^е – электронно-возбужденный атом А.

А и В – атомы.

1 – переход в возбуждённом состоянии, то перейти и по 2 с выделением света.

Также зависимости характерны не только для 2-х атомных, но и для многоатомных, но вместо расстояния r – некоторая дргуая переменная, определяющая расстояние атомов в пространстве, т.е. U(r₁, r₂, r₃, … r_n)

Разновидность ковалентной – гибридная связь.