如何判断原子属于哪种组态的问题.

Question

基态Ni原子可能的电子组态为:[Ar]3d84s2, [Ar]3d94s1.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.

望解答者能够详细解释下解答的步骤.因为看书有点看不懂.
望分感谢.

Answer 1

光谱支项是3F4，那么S=3，L=3。

[Ar]3d84s2组态里s电子全部成对，8个d电子里6个必然成对，另外2个不确定。
这2个d电子的自旋量子数(s1,s2)可能取到(+1/2,+1/2)、(+1/2,-1/2)、(-1/2,+1/2)、(-1/2,-1/2)4种状态。组态对应的s可能取+1、0、-1。因为|s|最大为1，所以多重度S最大可取到2|s|+1=3，可以满足3F4谱项。
这2个d电子可能填充到磁量子数m不同的各个d轨道里。如果2个电子在同一个轨道，它们必然配对，必有s=0，S=1，不满足S=3。因此这样的填充方式不对应3F4谱项。如果它们在不同的d轨道，它们的磁量子数(m1,m2)可能取到(+2,+1)、(+2,0)、(+2,-1)、(+2,-2)、(+1,0)、(+1,-1)、(+1,-2)、(0,-1)、(0,-2)、(-1,-2)一共10种情况。组态对应的l=m1+m2可能取到+3、+2、+1、0、-1、-2、-3。因为|l|最大为3，所以L最大可取到3，也就是F谱项。因此，组态[Ar]3d84s2可以满足3F谱项。

同样的方法可以求出组态[Ar]3d94s1的最低能量谱项是3D，达不到3F4要求的L=3。所以要求的组态是前一个。

如果楼主还有什么不明白的可以补充问题或者给我发消息。