Вопрос 23 Основное состояние многоэлектронного атома. Правило Хунла. Заполнение электронных оболочек атома. Периодическая система элементов

Рассмотрим в качестве примера атом углерода, имеющего шесть электронов. Его электронная конфигурация имеет вид:

1s² 2s² 2p²

Казалось бы, для нахождения L, S, J атома необходимо складывать орбитальные и спиновые моменты всех шести электронов, однако, в действительности задача значительно упрощается, поскольку в полностью заполненных подоболочках все моменты импульса электронов компенсируются, и все результирующие значения L, S, J = 0. Поэтому состояния атома определяются поведением электронов в незаполненной подоболочке, в данном случае поведением двух p-электронов. Для них n = 2, l₁= l₂= 1. Спины отдельных электронов одинаковы и равны s₁=s₂= 1/2. Сложение по (20, а, б) дает:

L = |1-1|, …1+1=0, 1, 2,

S = |1/2-1/2|,…1/2+1/2=0, 1.

Для нахождения возможных значений J каждое из полученных значений L следует сложить с каждым S по правилу (20, в). Например, для пары L = 2, S= 1 имеем:

J=|2-1|,…2+1=1, 2, 3.

Этот и остальные варианты сложения сведены в таблице, где полученные результирующие состояния зашифрованы в соответствии с (21).

L	S	J	Состояние
0	0	0	¹S₀
1	0	1	¹P₁
2	0	2	¹D₂
0	1	1	³S₁
1	1	0, 1, 2	³P₀, ³P₁, ³P₂
2	1	1, 2, 3	³D₁, ³D₂, ³D₃

Следует, однако, отметить, что при нахождении 10 результирующих состояний атома углерода были приняты во внимание только три квантовых числа n, l, s, поэтому нет гарантии того, что все эти состояния разрешены принципом Паули. Действительно, анализ с использованием четырех квантовых чисел показывает, что состояния ³D_1,2,3 не могут быть реализованы, а остальные состояния принципом Паули разрешены.