稀土元素的电子结构和镧系收缩ppt课件;2.1稀土元素的自由原子和离子体系的能量;电子组态;IA-IIAIIIA-VIIIAIIIB-VIIIBLa系周期
IB-IIBAc系;2.1.1.2镧系元素自由原子的基态电子组态;稀土元素原子核外电子的分布（电子构型）;稀土元素的价电子层结构和氧化态;图2.1对中性的镧系原子来说fns2和fn-1d1s2组态的近似的相对位置;氧化态
通常是+3，也有+2，+4。
17个稀土元素原子最外两层电子结构相似，与其它元素化合时，先失去最外层S2d1的电子，无d电子时失去一个f电子，所以通常为“+3价”。
镧系元素全部都能形成稳定的+3氧化态。
某些RE有+2价（Sm、Eu、Yb），+4价（Ce、Pr、Tb），也遵循洪特规则。
变价也有动力学、热力学的因素。
;La3+(4f0),Gd3+(4f7)和Lu3+(4f14)处于稳定结构，获得+2和+4氧化态是相当困难的；
Ce3+(4f1)和Tb3+(4f8)失去一个电子即达稳定结构，因而出现+4氧化态；
Eu3+(4f6)和Yb3+(4f13)接受一个电子即达稳定结构，因而易出现+2氧化态。;目前十一页\总数六十一页\编于七点;;;2.1.2镧系原子和离子在基组态时能级的分裂;2.1.2.2影响镧系原子和离子能级的因素;图2-2是Pr3+的基组态4f2的简并能级分裂的情况;表Pr3+(4f2)的能级;原子光谱项和光谱支项;2.L-S和j-j矢量偶合模型;在原子结构理论中，对于下述二种极限情况采用的方案是:
①当电子间的相互作用能远大于自旋-轨道相互作用能
时，采用Russell-Saunders偶合方案。
②当自旋-轨道相互作用能远大子电子间相互作用能时，采用j-j偶合方案。
对于镧系元素来说，虽电子间相互作用大于自旋-轨道相互作用，但由于自旋–轨道偶合常数较大，它们的自旋–轨道作用能与电子间的相互作用能，粗略地说是同数量级的.用中间偶合方案处理镧系元素的结果较好，但计算起来较为复杂。对于轻镧系元素来说，Russell-Saunders偶合方案处理结果虽有一定的误差，但还是适合的。长期以来，镧系元素仍采用Russell-Saunders偶合方案。;目前二十一页\总数六十一页\编于七点;L-S偶合方案矢量进动图;在原子结构理论中，当以Russell-Saunders偶合方案微扰处理给定电子组态的体系时，在考虑电子之间的库仑斥力后，体系状态要发生变化，能量发生分裂：
E=E0+ΔEi(1)
其中E0是未微扰简并态的能量，ΔEi(1)是微扰后的能量修正值，它决定于该状态的总轨道角动量量子数和电子总自旋角动量量子数，用光谱项来标记。;原子光谱项记作2S+1L,光谱支项记作2S+1LJ,其中L以大写字母标记:
L=012345……
SPDFGH……
(注意两处S的不同含义:光谱支项中心若为S,那是L=0的标记;光谱支项左上角的S则是总自旋角动量量子数,对于具体的谱项是一个具体值).;2S+1为谱项多重性，它放在L的左上角，当L＞S时，它表示一个光谱项所含光谱支项的数目；当L＜S时，一个光谱项则有2L+1个光谱支项，这时2S+1不代表光谱支项的数，但习惯上仍把2S+1称为多重性。
给定组态的情况，上述提到的未微扰简并态的能量E0是相同的，微扰以后ΔEi(1)有不同值，即有不同的光谱项。同一谱项的状态仍保持简并。例如Pr3+的基组态([Xe]4f2)，其简并态数为91，微扰后所属某一光谱项的简并态数如下表：;等价组态光谱项
等价组态光谱项不能采用非等价组态光谱项那种求法(否则将会出现一些违反Pauli原理的情况),最基本的作法是“行列式波函数法”。
下面以等价组态p2为例来说明“行列式波函数法”：
;首先画出所有不违反Pauli原理的微状态:;;ML=?ml;MS=?ms;ML=?ml;ML=?ml;ML=?