Los símbolos de términos atómicos se utilizan para anotar el contenido de momento angular de los estados electrónicos de un átomo y normalmente se escriben como
De vez en cuando, sin embargo, uno se encuentra con símbolos de términos que no pueden encajar en este esquema, porque tienen una semiintegral " ", como
Además, a veces se pueden ver bestias aún más extrañas tanto con un letra y un medio entero entre corchetes, como ( ejemplo )
Ninguno de estos tipos de símbolos de términos está cubierto en los libros de texto de mecánica cuántica normales, ni siquiera de pasada, aunque los estados aparecen de vez en cuando. ¿Qué significan estos términos símbolos y cómo se interpretan?
Estos estados representan esquemas de acoplamiento intermedios que están a mitad de camino entre los habituales acoplamiento y el más extremo acoplamiento que ocurre en átomos más pesados donde los efectos relativistas significan que el acoplamiento espín-órbita para cada electrón individual puede igualar o superar el acoplamiento órbita-órbita entre diferentes electrones. Los esquemas de acoplamiento intermedio se ubican entre los dos, con acoplamiento de estilo para el núcleo, que es más relativista, pero un acoplamiento para una capa exterior donde esto no es necesario.
La descripción más clara de cuáles son los diferentes acoplamientos y cómo se anotan que he encontrado es la guía NIST Atomic Spectroscopia: un compendio de ideas básicas, notación, datos y fórmulas , y en particular el capítulo 9: notaciones para diferentes esquemas de acoplamiento , aunque la teoría de la estructura atómica y los espectros de RD Cowan también lo trata.
En general, esto no se trata con mucha profundidad porque los estados con estos acoplamientos son relativamente raros. Examinar los esquemas de nivel de las filas inferiores de la tabla periódica revela muchos -niveles acoplados, una fracción justa de acoplamientos, y sólo unos pocos acoplamientos intermedios. Sin embargo, aparecen en algunos lugares más razonables, incluidos todos los estados de neón excitados por valencia .
Los estados de acoplamiento intermedio se utilizan normalmente para estados excitados en los que hay un núcleo con un momento angular distinto de cero y una capa exterior con un espín total bastante bien definido, es decir, para el que el espín total de la capa exterior es un número cuántico relativamente bueno, o en otras palabras, en su mayoría conmuta con el hamiltoniano. Esto sucede con poca frecuencia, por lo que no tiene mucho sentido enseñar los esquemas de acoplamiento intermedio fuera de los libros de texto dedicados a la espectroscopia atómica. Sin embargo, estos estados se vuelven relevantes de vez en cuando, principalmente a través de información cuántica y esquemas de metrología cuántica en iones grandes, por lo que es útil saber que están ahí y cómo funcionan aproximadamente.
Hay cuatro esquemas principales de acoplamiento:
Además, los esquemas de acoplamiento intermedio también se denotan a veces en la forma , con siendo una letra y un medio entero o un entero. (Para un ejemplo con entero , ver el estado aquí .) Por lo tanto, los dos estados de la pregunta, y , son el mismo estado en diferentes notaciones.
Para ver cómo funcionan estos símbolos de términos, analicemos los estados de la pregunta. El iterbio es un átomo grande, al final de la sección de los lantánidos de la tabla periódica, y tiene una configuración de estado fundamental de , entonces su catión tiene un electrón extraído de eso, con una configuración de estado fundamental . El estado en cuestión es un estado excitado; más concretamente, ha tenido uno de los electrones removidos y puestos en el caparazón. La página de niveles de energía del NIST enumera una configuración específica de cómo sucede esto:
Entonces, hay un montón de electrones alrededor, quince en total, pero primero se acoplan en capas y luego se acoplan las capas.
En su lugar, primero acopla el momento angular total del caparazón, , con el momento angular orbital del electrones, para dar el momento angular intermedio
Sin embargo, debo señalar que esta no es la única forma de acoplar momentos angulares que da como resultado símbolos de términos de la forma . Este estado de iterbio proviene de un acoplamiento (también descrito como o ), porque primero te enfocas en el total de la capa interior, pero también hay (también conocido como ) acoplamientos, donde en su lugar se enfoca primero en el momento angular orbital total de ambas conchas, acoplamiento y , entonces unes esto al giro interior para hacer , y finalmente ustedes pareja al giro exterior para hacer el momento angular total como en el esquema anterior.
Para distinguir cuando esto el esquema está en uso (a diferencia de un esquema), debe observar la configuración electrónica, que tiene la información necesaria. Para ver esto en acción, considere el primer ejemplo del compendio de NIST, que denotan como
Entonces, ¿cómo sabes que esto ha sucedido, en lugar de la esquema que mostré antes? El punto crucial es que el término de capa interna, , se escribe sin un bien definido marcado en. Esto es asistido en la notación NIST por el intermediario valor por , pero esta ayuda puede no estar siempre presente. Esta es una notación complicada, sin duda, pero está obligada por el hecho de que hay muchos acoplamientos posibles y muchos estados para informar, por lo que necesita una notación concisa incluso si es un poco oscura.
Para cuando tenga problemas para distinguir entre y esquemas, sin embargo, es de esperar que esté lo suficientemente enterrado en los libros de texto de espectroscopia atómica como para poder navegar esto mejor de lo que Internet puede decirle.