Grundlagen der elementanalytischen Sternspektroskopie - FG ...

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Abbildung 4.1.3.1:Bahndrehimpuls von
p-Elektronen
Die Nomenklatur s,p,d,f... für l = 0,1,2,3... hat sich aus der Spektroskopie eingebürgert,
wonach man Spektrallinien den Nebenschalen zuordnete und nach dem Aussehen (sharp,
principle, diffuse, fundamental) gliederte.
Am Anfang des Kapitels hielten wir fest, dass die Energieniveaus im Wasserstoffatom nur
von der Hauptquantenzahl abhängig sind. Dies beruht zunächst einmal auf der Lösung der
Schrödingergleichung. Anschaulich kann man es jedoch wie folgt darstellen: Das Elektron im
Wasserstoffatom ist vollkommen allein in der Atomhülle. Es kann prinzipiell in jedes Orbital
aufsteigen ohne von störenden Einflüssen befallen zu sein. Für das Wasserstoffatom gilt:
E(1s) < E(2s) = E (2p) < E(3s) = E(3p) = E(3d) < E(4s)... Zu jedem l gibt es 2l+1 entartete,
d.h. energetisch gleiche Zustände. Bei komplexeren Elementen befinden sich mehrere
Elektronen in der Atomhülle. Diese stören sich aufgrund ihrer Abstoßung und aufgrund der
Abschirmung 1 . Quantenmechanisch lassen sich die Auswirkungen bei Mehrelektronen-
systemen mit der Überlappung von Orbitalen erklären. Durch unterschiedliche radiale
Wahrscheinlichkeitsdichten (Abbildung 4.1.2.9) ergeben sich für Elektronen aus höheren
Hauptschalen, aber geringen Werten von l, erhöhte Wahrscheinlichkeitsdichten
(Nebenmaxima) innerhalb der tiefer liegenden Orbitale kleinerer Hauptquantenzahlen. In den
Überlappungsbereichen wirkt die Abschirmung vermindert auf das Orbital, das mit dem
zweiten Maximum in das eigentlich energieärmere Orbital hineinragt. Daraus resultiert eine
stärkere Wirkung der Coulombkraft auf das Elektron des Orbitals mit dem größerem Wert
1 Elektronen schirmen die positive Ladung des Atomkerns teilweise gegenüber anderen Elektronen ab.