Энергетические уровни, расщепление, энергия

В последнее время магнитные методы снова получают широкое распространение в связи с развитием динамического метода измерения парамагнетизма — метода электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). В магнитном поле энергетический уровень неспаренного электрона расщепляется на два подуровня — эффект Зеемана. Эти подуровни отвечают разной ориентации спина электрона. Разность энергии этих двух состояний равна где — напряженность постоянного магнитного поля g — фактор спектроскопического расщепления, который для свободного электрона равен 2,0023 р — магнетон Бора. [c.23]

При этом строго определенное значение энергии, соответствующее данному уровню в изолированном атоме, заменяется целым интервалом энергий — энергетический уровень расщепляется в зону, заключающую столько уровней, сколько атомов имеется в теле. Принципиальная схема такого расщепления показана на рис. 10.1 прн уменьшении расстояния ё между ато- [c.281]

В магнитном поле энергетический уровень неспаренного электрона расщепляется на два подуровня (эффект Зеемана). Эти подуровни соответствуют разной ориентации спина электрона. Разность энергии этих двух состояний равна рЯ,з, где Н — напряженность постоянного магнитного поля g — фактор спектроскопического расщепления, который для свободного электрона равен 2,0023 р — магнетон Бора. [c.22]

Чтобы установить, какой переход ответственен за поглощение при 20 300 СМ , следует обратиться к теории поля лигандов (см. 23). Вследствие небольшой разности энергий между уровнями I2g и d-подуровня, расщепленного в октаэдрическом поле лигандов, переход электрона с низкого на более высокий энергетический уровень может осуществиться за счет поглощения части спектра видимого света (рис. 6.6,6). [c.346]

В дополнение к расщеплению уровней энергии, о котором уже было сказано, может произойти дальнейшее расщепление уровней, если на атом будет действовать внешнее магнитное поле. При этом условии энергетический уровень, характеризующийся квантовым числом полного углового момента /, распадается на 21 + 1 подуровней, соответствующих числу значений, которые может иметь магнитное число М, а именно — /....0.... + /. [c.182]

Всякий раз, когда неспаренный электрон подвергается действию внешнего магнитного поля, энергетический уровень электрона претерпевает зеемановское расщепление [выражение (440) и рис. 105], которое, по-видимому, обусловлено взаимодействием между магнитным моментом электрона и магнитным полем. Рассмотрим взаимодействие между неспаренным электроном и протоном как между магнитными диполями. Спин протона 1 равен Ч2 и его магнитный момент не равен нулю (табл. 34). Если считать, что ось Z совпадает с направлением магнитного поля, то fiz (z-я компонента магнитного момента электрона) и (г-я компонента магнитного момента ядра) квантуются независимо друг от друга, принимая значения, определяемые выражениями (437) и (448). Поскольку энергия взаимодействия зависит от относительной ориентации двух магнитных моментов, каждый из двух энергетических уровней электрона Ms=+V2 расщепляется на два новых уровня, положение которых зависит от значения Mj. Один из них лежит ниже, а другой — выше первоначального (рис. 106). [c.241]

У частицы, характеризуемой спиновым квантовым числом 5, возможно 25--1-1 независимых ориентаций спина и, следовательно, столько же независимых ориентаций магнитного момента. Энергия взаимодействия магнитного момента с магнитным полем равна произведению проекции магнитного момента на направление поля на величину магнитной индукции поля. Поэтому частица, имеющая в отсутствие магнитного поля энергию Е, в магнитном поле в зависимости от ориентации спина приобретает энергию от Е- - ]хЗВ до Е—g SB, где ц — соответствующий магнетон. Иными словами, в магнитном поле энергетический уровень парамагнитной частицы, характеризуемой спиновым числом 5, расщепляется на 25+1 уровень. Это расщепление называется эффектом Зеемана. [c.100]

В разд. 14.2 было показано, что по мере сближения атомов их волновые функции комбинируются с образованием связывающих и разрыхляющих орбиталей. Этот процесс продолжается вплоть до сближения атомов. Например, рис. 19.18 иллюстрирует расщепление, которое возникает, когда шесть атомов водорода сближаются в случае их линейного расположения. Комбинация из шести 15-волновых функций дает шесть орбиталей — три связывающие и три разрыхляющие. Когда электроны переходят на этот энергетический уровень, они сначала заполняют две связывающие орбитали с более низкой энергией. По мере увеличения числа взаимодействующих атомов возрастает число энергетических уровней, которые в пределах зоны располагаются все ближе и ближе друг к другу однако ширина зоны при данном межъядерном расстоянии не увеличивается. Мы используем термин зона. чтобы различить группы уровней, соответствующих различным атомным орбиталям. На рис. 19.18 изображены зоны 15 и 25. Таким образом, по сравнению с молекулами в твердых телах энергетические зоны содержат очень большое число дискретных уровней по энергии зоны очень сильно различаются. Эти интервалы между разрешенными зонами называются запрещенными зонами. [c.587]

У атомов 3-го периода появляется третий энергетический уровень электронов. Он состоит из 35-, Зр- и 3 -подуровней. Влияние ядра и экранирующее действие электронов двух нижележащих слоев приводит к неравномерно 1у расщеплению этого слоя на подуровни 35- и Зр-орбитали сближены, а З -состояние расположено так высоко, что превышает по значениям энергии 45-орбиталь. По сравнению со 2-м периодом 35- и Зр-орбитали расположены ближе друг к другу, чем 25- и 2р-орбитали. [c.241]

Р и Следовательно, имеется десять энергетических уровней. При наложении магнитного поля, однако, все эти уровни, за исключением лишь тех, для которых J = 0, за счет взаимодействия магнитных моментов с магнитным полем расщепляются на несколько уровней. Так, состояния с / = 1 расщепляются на три компоненты, соответствующие значениям полного магнитного квантового числа М/, равным —1, О и +1, а состояния с / = 2 расщепляются на пять компонент, соответствующих М/ =—2, —1, О, 4-1 и 4-2 (рис. VI. ). В общем случае состояние с данным значением / расщепляется на 2/ -Ь 1 компонент. Достигнуть какого-либо дальнейшего расщепления не удается . Говорят, что энергетический уровень в отсутствие магнитного поля вырожден, а кратность вырождения соответствующего состояния равна 2/4-1. Так, состояние при связи Рассела — Саундерса по существу представляет собой три состояния, которые в отсутствие магнитного поля совпадают по величине энергии. При наложении магнитного поля вырождение снимается. [c.786]

Следовательно, чтобы заставить молекулу вступить в реакцию, ее нужно поднять на более высокий энергетический уровень, характерный для данного вещества, или, как принято выражаться, чтобы данное вещество оказалось способным вступить в реакцию, онэ должно преодолеть определенный энергетический барьер. Итак, активные молекулы с точки зрения кинетической теории — это быстрые молекулы, обладающие повышенной энергией движения. Однако активация не сводится только к повышению скорости движения. Активными молекулами могут быть возбужденные молекулы с электронами, перескочившими на более удаленную орбиту, и, наконец, химически измененные молекулы, примером чего может служить расщепление их на атомы. Все это в зависимости от природы вещества может быть вызвано температурной активацией, которая наряду с увеличением числа быстро двигающихся молекул может вызывать деформацию их, понижение молекулярной устойчивости и т. п. [c.93]

Эти два процесса - расщепление одного уровня на столько компонентов, сколько атомов находится в образце твердого тела (т.е. на величину порядка 10 ), вместе с уширением уровней и приводят к тому, что узкий энергетический уровень атома превращается в достаточно пшрокую зону непрерывных значений энергий в кристалле (см. рис. 3). [c.49]

Э-э, не бесконечное множество — остановил меня учитель. — Из каждого уровня получается столько расщепленных энергетических уровней, сколько и связанных атомов. И эти уровни так близки друг к другу, что представляют собой целую полосу из многих близких по величине энергий или, как еще говорят,— целую зону. Таким образом, каждый энергетический уровень отдельного атома молсет превратиться в широкую энергетическую зону, когда этот атом находится в кристаллической решетке. [c.217]

При рассмотрении многоэлектронных атомов оказывается, что для полного описания состояния электронов, кроме главного квантового числа, необходимо ввести еще 3 квантовых числа. Первое из них называется орбитальным, или азимутальным, квантовым числом и обозначается буквой /. Это квантовое число характеризует расщепление энергетических уровней на отдельные подуровни. Оно тоже может принимать только целые положительные значения. Какие именно значения принимает орбитальное квантовое число, зависит от энергетического уровня, т. е. от главного квантового.числа п. Если п— I, го I может принять только одно значение, а именно I = 0. Следовательно, энерге- тический уровень с п = на подуровни не расщепляется. В случае п= 2 орбитальное квантовое число принимает два значения / = О и / = 1. Поэтому энергетический уровень с я = 2 оказывается расщепленным на два подуровня. Один из них (соответствующий I = 0) обладает меньшей энергией, т. е. находится ниже, другой же (соответствующий I = 1) обладает большей энергией, т. е. находится выше. Энергетические подуровни при этом отличаются между собой меньше, чем энергетические уровни. Другими словами, на энергию электрона в большой мере влияет главное, в меньшей мере орбитальное квантовое число. [c.81]

Так как каждый электрон стремится заселить возможно более низкий энергетический уровень, при последовательном их накоплении получаем следующие значения общей энергии расщепления (в долях До) [c.449]

Пространственно искаженное поле -тигандов может вызвать, например, такое необычное расщепление вырожденных уровней /-электронов, что для многих КЗТИ01ЮВ окажется энергетически невыгодным занятие электронами некоторых из этих уровней. Последнее обстоятельство может оказаться особенно существенным, если для координации необходима затрата энергии на распаривание электронов и поднятие их на более высокий энергетический уровень. [c.48]

Как известно, электроны в отдельном атоме распределены по группам состояний, определяемых четырьмя квантовыми числами. Переход от отдельных атомов или молекул к твердому телу лучше всего можно представить как постепенное их сближение. При таком сближении большого числа п одинаковых атомов, образующих твердое или жидкое тело, взаимодействие их электрических полей вызывает расщепление каждого из квантовых состояний отдельного атома на п различных состояний. Вместо системы дискретных уровней энергии, которыми характеризуется отдельный атом, при переходе к твердому телу возникает система полос. Каждая из этих полос представляет собой энергетический уровень атома, расщепленный на п очень близких друг другу уровней. Так как расстояние между соседними уровнями— 10 эв, то их совокупность можно рассматривать как сплошную полосу шириной —1 эв, в пределах которой и может находиться значение энергии электрона. Такая полоса энергетических состояний называется зоной. Такие зоны создаются не только за счет расщепления основного состояния атома возбужденные состояния и состояния полной ионизации в атоме также дают полосы возможных энергетических уровней в твердом теле. Энергетическая схема электронных уровней твердого тела отражает степень закрепления электронов тех или иных атомов и вместе с тем степень их обобществления. [c.256]

Можно различать 2 типа последовательных реакций. В первом из них промежуточное соединение достигает только бесконечно малой концентрации по сравнению с концентрацией реагентов и продуктов реакции. Кинетику такой системы можно трактовать как приближение к стационарному состоянию. Примером этой системы является нуклеофильный катализ гидролиза эфиров гидроксильным ионом. Ход реакции можно описать графиком зависимости стандартной свободной энергии от координаты реакции, представленным на рис. 5. В этом случае промежуточное соединение чрезвычайно неустойчиво, и энергетический уровень его значительно выше, чем для реагента или продукта реакцйи. Наблюдаемая скорость определяется скоростями образования неустойчивого промежуточного продукта ( 0 и его расщепления причем медленной стадией реакции является стадия 1. [c.76]

Теория кристаллического поля. Эта теория рассматривает воздействие лигандов на -орбитали иона-комплексообразователя. Форма и пространственное расположение -орбиталей представлены ранее на рис. 1.7. В свободном атоме или ионе энергии всех -электронов, принадлежащих к одной и той же электронной оболочке, одинаковы — эти электроны занимают один энергетический уровень. Лиганды, присоединяемые к положительному иону-комплексообразователю, могут быть нли отрицательными ионами, или полярными молекулами, которые обращены к комплексообразователю своим отрицательным концом. Между электронными облаками -электронов и отрицательными лигана,ами действуют силы отталкивания, приводящие к увеличению энергий -электронов, Однако воздействие лигандов па различные -орбитали неодинаково. Энергия электронов иа -орбиталях, расположенных близко к лигандам, возрастает больше, а на -орбиталях, удаленных от лнгаилов, меньше в результате под действием лигандов происходит расщепление энергетических уровней ё-орбиталей. [c.122]

Теория кристаллического поля. В теории кристаллического поля (Ван-Флек) основной причиной стабильности комплекса считают электростатическое притяжение, возникающее между ионным или полярным лигандом (например, С1 , Н ,0) и центральным катионом. Рассматриваемые силы взаимодействия сходны с темн, которые су-шествуют в ионных кристаллах отсюда и происходит название теории. -Орбитали приведены на рис. 10. В свободном атоме или ионе энергии всех -электронов, принадлежащих к одной и той же электронной оболочке, одинаковы. Эти электро1И ,1 занимают одии энергетический уровень и потому вырождены. Лиганды, присоединенные к положительному иону, являются или отрицательными ионами, или полярными молекулами, повернутыми к комплексооб-разователю своим отрицательным концом. Между -орбиталями и отрицательными лигандами действуют силы отталкивания, увеличивающие энергию -электронов. В результате этого взаимодействия энергия электронов на -орбиталях, расположенных близко к лигандам, возрастает, а энергия электронов на -орбиталях, удаленных от ли1андов, уменьшается т. е. под действием лигандов происходит расщепление энергетических уровней -орбиталей и вырождение снимается. Так как -электроны в незначительной степени отталкиваются лигандами, происходит замена всего -уровня некоторым новым, который расщепляется на несколько подуровней. [c.46]

Энергия расщепления кристаллическим полем Д для комплекса Ре(Н20) равна 120 кДж/моль. Вычислите предполагаемую длину волны поглощения, соответствующего возбуждению электрона с нижнего энергетического уровня на верхний энергетический уровень -ор-битгшей. Будет ли данный комплекс поглощать излучение в видимой области спектра Указание. Обратитесь к упражнению 5.2 и не забудьте разделить полученный в ответе результат на чис [0 Авогадро.) [c.404]

Решение уравнения (6.22) дает набор собственных значений энергии Вг, соответствующих уровням крутильных колебаний метильной группы, имеющей потенциал с трехкратной симметрией. Расщепление энергетических уровней приводит к тому, что метильная группа может одновременно находиться в двух соседних потенциальных ямах. Вследствие этого часть метильных групп с отличной от нуля вероятностью может переходить из одной потенциальной ямы в другую, на тот же энергетический уровень. В результате оказывается возмол<ны1М реориентационное движение метильных групп вокруг оси Сз путем туннелирования через потенциальный барьер. Частота туннелирования зависит от высоты потенциального барьера /7о и энергии , метильной группы. Величина расщепления Д является мерой скорости, [c.228]

Расщепление крахмала иод действием ферментов до глюкозы— реакция экзергопическая, сопровождаемая уменьшение свободной энергии. В этой реакции при переходе вещества с высокого энергетического уровня на низкий энергетический уровень происходит выделение энергии. Глюкоза непосредственно в крахмал превратиться не может. Чтобы произошел синтез крахмала из глюкозы, она должна фосфорилироваться и лре- [c.18]

Гартманн и Ильзе (1951 г.) показали, что в случае иона [Ti(H20)6] " , для которого весьма вероятной является октаэдрическая конфигурация, энергетический уровень (основной терм) 3 -электрона титана под влиянием диполей шести молекул воды прете-р-певает расщепление на два уровня (терма). Нижний уровень (энергетически выгодный по сравнению с исходным) представляет собой триплет dxy, dxz и dyz, а верхний уровень с большей энергией по сравнению с исходным — дублет dz и d i-yz. Энергетическая невыгодность верхнего уровня обусловлена тем, что максимальная электронная плотность сконцентрирована около лигандов. [c.319]

Собственное вращение электронов ( спин электрона ) обус-ловлиьает наличие у них магнитного момента. Поэтому соединения с неспаренными электронами обладают результирующим спиновым моментом. Энергия радикала пе зависит от направления спина неспаренного электрона, т. е. имеет одно и то же значение Ео для спиновых квантовых чисел tns= l2 и т., = — /г ( двухкратное вырождение ). Но если радикал поместить во внешнее магнитное поле Яо, например между полюсами электромагнита, то магнитный момент неспаренного электрона ориентируется параллельно или антипараллельно направлению этого поля. При этом ориентациям спиновых состояний с m.s = V2 ч nis = —V2 будут соответствовать различные энергии, т. е. первоначальный энергетический уровень Ео расщепится па два других уровня (снятие вырождения, рис. 4.5). Эта энергия расщепления АЕ пропорциональна напряженности Яо внешнего магнитного поля. ЭПР появляется тогда, [c.100]

Однако спектр, приведенный на рис. 2, гораздо более усложнен, поскольку он имеет сверхтонкую структуру в диапазоне изменения магнитного поля на 20 эрстед. Это показывает, что энергетический уровень неспаренного электрона фенокси-ра-дикала возмущается локальными магнитными полями, обязанными своим возникновением ядрам водорода органического радикала. Если на неспаренный электрон влияет магнитное поле только одного отдельного ядра водорода, то вследствие кванто-ванности энергии расщепления спектр ЭПР должен расщепляться на дублет, а если электрон симметрично ориентирован по отношению к паре водородных ядер, то спектр должен дать триплет расположенных с одинаковыми интервалами линий с относительными интенсивностями 1 2 1. [c.162]

Диаграммы энергетических уровней являются ключом к разгадке, и интерпретации спектров поглощения переходных металлов в инфракрасной, видимой и уль-.Ьд трафиолетовой областях спектра. При поглощении света -электрон переходит с низкого на более высокий энергетический уровень. По той же причине, что и у молекул в конденсированном состоянии, спектры поглощения комплексных ионов в растворе или в кристаллах обычно размыты и не обнаруживают тонкой структуры. Наиболее длинноволновые полосы в спектрах поглощения возникают в результате переходов электронов с низких на более высокие энергетические уровни, возникшие за счет расщепления кристаллическим полем основного состояния. Переходы электронов на энергетические уровни, связанные с возбужденными состояниями свободных ионов, требуют больщей энергии соответствующие П0v 0 ы поглощения лежат в области более коротких длин волн. [c.16]

По вертикали отложена энергия, но без определенной шкалы, так как надо освоить лишь порядок расположения уровней и число уровней, получающихся при возбуждении атома и расщеплении основного, наиболее устойчивого состояния. Всего получится при окончательном расщеплении 45 термов, разделенных на мульти-плетные, тесно лежащие друг к другу уровни. При соблюдении масштаба эти расщепленные уровни так близки друг к другу, что они при данном масштабе в сущности сливаются на графике друг с другом. Если бы взаимодействий между электронами не было, имелся бы единственный энергетический уровень, на котором и пребывали бы два Зd-элeктpoнa вне зависимости от возможных значений суммарного их орбитального момента. [c.89]

При проведении экспериментов со слабым возбуждением ( 8р1п-11-скИпд ) используемый генератор обеспечивает очень низкий уровень энергии облучения, при котором происходит возбуждение одной-единст-венной линии, а соседние линии уже не затрагиваются. Воздействие слабого облучающего поля на частотах отдельных переходов ядра вызывает изменение спиновых состояний. В результате линии ядер, имеющие общий энергетический уровень с возбуждаемой линией облучаемого ядра, будут расщепляться в хорошо или плохо разрешенные дублеты. Величина расщепления в хорошо разрешенных дублетах зависит от энергии облучающего поля и пропорциональна корню квадратному из интенсивности облучаемой линии [7]. [c.392]

В виде иллюстрации на рис. 1 показана качественная картина изменения ширины зон от расстояния между атомами (модель сильно связанных электронов). В резу.чьтате взаимодействия электронов со всеми (Л ) ионными остатками квазирешетки N — кратно вырожденные энергетические уровни атомов) расщепляются на N подуровней, образующих зоны, в пределах которых энергия электрона может принимать различных значений. Такому расщеплению подвергается каждый энергетический уровень изолированного атома, и чем больше главное квантовое число уровня, тем меньше значение плотности плазмы, при котором наступает уширение. [c.287]

В атомах щелочных металлов, благодаря возмущению орбиты валентного электрона в поле атомного остова, каждой паре квантовых чисел п, соответствует определенный энергетический уровень. С модельной точки зрения этой паре квантовых чисел соответствует орбита валентного электрона определенных размеров и формы. Принимая гипотезу о собственном моменте электрона, необходимо учесть возможные ориентации механического момента электрона относительно орбитального момента р. Так как электрон, наряду с механическим моментом р , обладает связанным с ним магнитным моментом Лд, то при его движении в электрическом поле атомного остова возникает добавочная энергия W, зависящая от ориентации момента р . По гипотезе Юленбека и Гоудсмита собственный момент р может ориентироваться относительно орбитального момента р только двумя способами. Этим двум возможным ориентациям соответствуют два значения добавочной энергии Д1 и, следовательно, расщепление каждого терма на два. Таким образом, оправдывается гипотеза Д. С. Рождественского о магнитном происхождении спектральных дублетов. Только магнитное взаимодействие обусловлено наличием собственных магнитных моментов у электронов, а не взаимодействием между валентным электроном и атомным остовом. [c.60]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология