Електронні терми двоатомних молекул

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Електронні терми двоатомних молекул - внесок електронів у загальний енергетичний спектр молекул, що складаються із двох атомів. Електронні терми розраховуються при фіксованому положенні ядер атомів і є функціями віддалі між цими ядрами. Терми двоатомних молекул мають особливу класифікацію завдяки симетрії, що виділяє їх в особливий підклас електронних молекулярних термів.

Двоатомна молекула має одну вісь симетрії і площини симетрії, що проходять через цю вісь. Якщо атоми в її складі однакові, то існує додаткова перпендикулярна до вісі обертання площина симетрії, що проходить через середину відрізка, який сполучає ядра атомів.

Відсутність сферичної симетрії означає, що повний орбітальний момент не є квантовим числом для двоатомної молекули, проте таким квантовим числом є проекція орбітального моменту на вісь симетрії. Величину проекції орбітального моменту на вісь симетрії заведено позначати літерою  \Lambda = 0, 1, 2 \ldots. Відповідні терми теж позначаються великими грецькими літерами:

 \Lambda = 0 \Sigma-терм
 \Lambda = 1 \Pi-терм
 \Lambda = 2 \Delta-терм

Електронні терми характеризуються також повним спіном S усіх електронів. Кожен такий терм має виродження 2S+1, яке називають мультиплетністю терму. При позначеннях термів мультиплетність ставиться верхнім лівим індексом, наприклад терм  ^2\Pi має  \Lambda = 1,  S=1 .

Існування площин симетрії, що проходять через вісь обертання означає виродженість електронних термів із \Lambda \ne 0 . При відображенні в такій площині напрям орбітального моменту змінюється на протилежний, оскільки орбітальний момент є аксіальним вектором. Тому стани з різними знаками проекції орбітального моменту на вісь обертання мають однакову енергію. Щодо \Sigma-термів, в яких  \Lambda = 0 , то вони зовсім не змінюються при відображенні в площині симетрії, тому є невиродженими. Однак, хвильова функція цих станів може міняти знак при відображенні. Якщо при відображенні в площині симетрії знак хвильової функції не міняється, то такий терм позначається  \Sigma^+ , якщо знак змінюється на протилежний, то терм позначається \Sigma^-.

Терми молекул із однакових атомів класифікуються також за парністю - поведінкою хвильової функції при одночасній зміні координат всіх атомів на протилежні. Терми, хвильові функції яких не міняють знак при такій заміні називаються парними і позначаються індексом g. Терми, хвильові фукнції яких змінюють знак на протилежний, називаються непарними і позначаються індексом u. Тому для симетричних двоатомних молекул терми мають позначення на зразок  ^2\Pi_g та  ^2\Pi_u .

Основний стан[ред.ред. код]

Основний стан двоатомної молекули як правило має найвищу симетрію - електронна хвильова функція інваріантна щодо всіх операцій симетрії і повний спін усіх електронів дорівнює нулю. Тобто, основним станом більшості двоатомних молекул є терм  ^1\Sigma^+ . Однак є винятки, найвідомішими з яких є молекули кисню та монооксиду азоту.

O2 має основний терм  ^3\Sigma_g^-
NO має основний терм  ^2\Pi .

Дивіться також[ред.ред. код]

Джерела[ред.ред. код]

  • Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. (1974). Теоретическая физика. т. ІІІ. Квантовая механика. Нерелятивистская теория. Москва: Наука.