อะตอมที่มีอิเล็กตรอน 1 อนุภาค :

1. + - ระดับพลังงานและสัญลักษณ์ของเทอม (Energy State and Term Symbol) อะตอมที่มีอิเล็กตรอน 1 อนุภาค : เช่น H ใช้เลขควอนตัม n = 1, 2, 3, …….a l = 0, 1, 2, ……(n-1) ml = -1, …0…+1 s = 1/2

2. กรณีที่อะตอมมีอิเล็กตรอนหลายอนุภาค : ต้องใช้เวลาควอนตัมใหม่ ซึ่งเกิดจาก 1.การคู่ควบของค่าโมเมนตัมเชิงมุมของออร์บิทัล (coupling of orbital angular momenta) เมื่ออิเล็กตรอนมากขึ้น การอธิบายค่า orbital angular momenta จะใช้ค่าใหม่ คือ L ซึ่งเป็นการคู่ควบระหว่างค่า l ของอิเล็กตรอนหลาย ๆ อนุภาค เป็นการรวมกันทาง vector L = l1+l2, l1+l2-1, l1+l2-2…[ l1-l2 ] ค่า L มีค่าได้ถึง [l1-l2] เช่น p2อิเล็กตรอนแต่ละอนุภาคมีค่า l=1

3. L = 1+1, 1+1-1, 1+1-2…[ 1-1 ] = 2,1,0 ค่า L ที่ได้แสดงถึงระดับพลังงาน (Energy state) ของอะตอม (ไม่ใช่ออร์บิทัลเหมือน l) หรือเป็นเทอมที่บ่งถึงภาวะของอะตอมนั้นเอง ถ้า L = 0 1 2 3 4 5 เทอม = S P D F G H ในทำนองเดียวกัน ถ้าเป็น mlจะใช้ MLแทน ML = -L….0….+Lมี 2L+1 ค่า หรือหาจาก ML = ml1+ml2+….….mln

4. 2. การคู่ควบของค่าโมเมนตัมเชิงมุมของสปิน (Coupling of spin angular momenta) S = Si MS = -S…0…+S มี 2S+1 ค่า หรือหาจาก MS = ms1 +ms2+…msn

5. 3. การคู่ควบLS (Russel-Saunders Coupling) เป็นการคู่ควบระหว่างโมเมนตัมเชิงมุมของสปินและโมเมนตัมเชิงมุมของออร์บิทัล ได้เลขควอนตัมใหม่ เรียกว่า total angular momentum quantum number (J) ซึ่งได้จากการรวมกันทาง vector ของค่า L และ S J = L+S, L+S+1, L+S+2…[ L-S] มีได้ 2S+1 ค่าซึ่งเรียกว่า ‘‘multiplicity’’ ของเทอม เช่น ถ้า L=2, S=1 J = 3, 2, 1 (มีได้ 2S+1=3ค่า)

6. ความสัมพันธ์ระหว่างการจัดเรียงของอิเล็กตรอนกับเทอมความสัมพันธ์ระหว่างการจัดเรียงของอิเล็กตรอนกับเทอม สัญลักษณ์ของเทอม : 2S+1LJ ถ้า L = 0 --> S เทอม L = 1 --> P เทอม L = 2 --> D เทอม เป็นต้น ตัวอย่าง (1) Li = 1S2 2S1 พิจารณาจากออร์บิทัลนอกสุด ซึ่งมีอิเล็กตรอน 1 อนุภาคใน 2S

7. L = l1 = 0 --> ได้ S เทอม S = s1 = 1/2 J = L+S,…,| L-S | = 1/2,….,1/2 ค่า multiplicity ของเทอม = 2S+1 = 2 Li มีสัญลักษณ์ของเทอมเป็น 2S1/2

8. (2)Be : 1S2 2S2 L = l1+l2 =0+0 =0 --> ได้ S เทอม S = Si = s1+s2 = +1/2-1/2 =0 J = L+S,…,| L-S | =0 = 1/2,….,1/2 multiplicity = 2S+1 = 1 สัญลักษณ์ของเทอมเป็นของ Be เป็น 1S0

9. (3) B : 1S2 2S2 2p1 L = l1 = 1 --> ได้ P เทอม S = Si = s1= 1/2 J = 3/2,1/2, ...= 1/2 ค่า J มีค่าได้ถึง | L-S | ค่าที่ต่ำกว่านี้ใช้ไม่ได้ J = 3/2, 1/2 ค่า multiplicity = 2S+1 = (2x1/2)+1=2 สัญลักษณ์ของเทอมเป็นของ B : 2P3/2 และ2P1/2

10. (4)d1 L = l1 = 2 --> ได้ D เทอม S = 1/2 J = 5/2, 3/2, 1/2, ...3/2 J = 5/2 และ 3/2 ค่า multiplicity = 2S+1 = 2 สัญลักษณ์ของเทอมเป็นของ : 2D5/2 และ2D3/2

11. กรณีที่มีอิเล็กตรอนหลายอนุภาคใน pและ d ออร์บิทัล (ยกเว้น s2) การหาสัญลักษณ์ของเทอมค่อนข้างยุ่งยาก เนื่องจากการเข้าไปอยู่ในออร์บิทัลของอิเล็กตรอนเป็นไปได้หลายแบบ เช่น p2 p4 d6 d2 d3เป็นต้น วิธีหาต้องใช้แผนผัง ‘‘ microstate ’’ รายละเอียดจะไม่ขอกล่าวในที่นี้ แต่พอสรุปจากตัวอย่างของ p2ได้ดังนี้ จากตาราง microstate ได้สัญลักษณ์ของเทอมของอะตอมที่มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนแบบ p2ทั้งหมด 3 เทอมคือ 1S3Pและ1D ถ้าพิจารณาสภาวะพื้นโดยกฎของฮุนด์ จะได้ 3P เป็นสภาวะพื้นเพราะมีค่า multiplicity สูงสุด กรณีที่เทอมทั้ง 2 คือ 1D และ 1S มี multiplicity เท่ากัน เทอมที่มี L สูง จะมีพลังงานต่ำกว่า ฉะนั้น เทอม 1D มีพลังงานต่ำกว่า 1S

12. สมบัติของอะตอมและโมเลกุลสมบัติของอะตอมและโมเลกุล โครงสร้างของการจัดเรียงอิเล็คตรอนในอะตอมจะมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงสมบัติต่างๆ ของอะตอม 1. ขนาดของอะตอม (effective atomic radii) 2. Ionization energy 3. Electron affinity 4. Magnetic properties 5. Electronegativity สมบัติทั้งหมดจะขึ้นกับค่าประจุสัมพัทธ์ของนิวเคลียส (effective nuclear charge, Z* หรือ Zeff)

13. IE1ของ H = 13.6 V IE1ของ Li = 5.4 V ประจุสัมพัทธ์ของนิวเคลียส (Zeff) เป็นผลจากการกั้น (sheilding) ประจุนิวเคลียสของ อิเล็คตรอนภายใน ที่มีผลต่ออิเล็คตรอนรอบนอก การกั้น (sheilding) เราคาดว่าพลังงานที่ใช้ดึงอิเล็คตรอนออกจากอะตอมจะเพิ่มขึ้นตามเลขอะตอมที่เพิ่ม แต่ไม่เป็นความจริง เพราะจากค่า

14. ซึ่งค่าลดลงสอดคล้องกับประจุนิวเคลียสเท่ากับ 1-2 เท่านั้น (ประจุนิวเคลียสของ Li = +3) แสดงว่าอิเล็คตรอนวงนอกสุดของ Li ได้รับประจุจากนิวเคลียสลดลง เนื่องจากถูกกั้นโดยอิเล็คตรอนวงใน Z* = Z-s s = sheilding หรือ screening constant นั่นคือ อิเล็คตรอนใน 2s ของ Li ได้รับ net nuclear charge หรือ effective nuclear charge เท่ากับ Z*

15. เนื่องจากรูปร่างของ 2s-ออร์บิทัล แทรกซึมเข้าใกล้นิวเคลียสได้มากกว่า จะถูกกั้นโดยอิเล็คตรอนชั้นในได้น้อยกว่าพวก p และ d-ออร์บิทัล ในทางตรงข้าม s-ออร์บิทัลจะกั้นออร์บิทัลอื่นๆ ได้ดี Slater ได้เสนอสูตรหรือกฎในการคำนวณค่า shielding constant เพื่อคำนวณค่า Z* ซึ่งเขาพิจารณาให้อิเล็คตรอนข้างใน ไม่ว่าจะเป็น s หรือ p-ออร์บิทัล จะบังอิเล็คตรอนวงนอกได้เท่ากัน ทั้งๆ ที่รูปร่างของออร์บิทัลต่างกัน ต่อมามีผู้เสนอสูตรเพื่อคำนวณค่า Z*ซึ่งใกล้ความจริงมากกว่ากฎของ slater

16. รัศมีอะตอม Zeff Effective Atomic Radii คือระยะทางครึ่งหนึ่งระหว่างนิวเคลียสทั้งสองของธาตุที่ยึดกันด้วยพันธะโควาเลนต์ที่เป็นพันธะเดี่ยว เช่น H2นิวเคลียสทั้งสองห่างกัน = 0.74 A effective atomic radii = 0.37 A นอกจากนี้ค่า IE, EA และ electronegativity ของอะตอม ก็ขึ้นค่า Zeff เช่นกัน