配合物的电子光谱与磁性

自由离子谱项符号(free-ion term symbol)

/ term symbol /

像 d2 这样的电子构型看上去是一个整洁的单一答案,但它其实藏着好几个不同的能量状态,因为两个电子彼此之间的轨道运动和自旋可以有不止一种排布方式。自由离子谱项符号就是给孤立离子的每一个这样的状态贴上的紧凑标签——一种把电子角动量在没有任何配体来打扰之前如何相加打包起来的速记。

这个符号写成一个字母带上标、(完整形式下)再带下标,比如 3F。大写字母用 S、P、D、F、G 这套代码编码总轨道角动量 L(对应 L = 0、1、2、3、4),它告诉你电子的轨道运动如何组合。左上标是自旋多重度 2S+1,其中 S 是总自旋——它数的是未成对电子的格局(上标为 3 表示三重态,两个未成对电子)。可选的右下标是 J,即自旋与轨道耦合后得到的总角动量。对一给定构型,洪特规则挑出哪个谱项是基态:先取最高自旋,再取最高 L。

这些谱项之所以重要,是因为它们是理解配合物光谱真正的出发点。配合物那些微弱的 d-d 谱带,正是这些自由离子谱项在配位场把它们劈开之后所衍生出的状态之间的跃迁,而分析靠的是 Orgel 图和 Tanabe-Sugano 图,它们恰恰画出每个自由离子谱项随场增强而如何展开。所以在读谱之前,你要先列出离子的谱项,用洪特规则找出基谱项,再跟着它们进入配位场。诚实的提醒:谱项符号描述的是自由的气相离子;一旦你把它放进配合物,图景就变了——这正是接下来那些场分裂图的全部意义。

自由的 d2 离子(比如 V3+)的基谱项是 3F:上标 3 表示自旋三重态(两个未成对电子,2S+1 = 3),F 表示总轨道角动量 L = 3。洪特规则在 d2 的诸谱项(3P、1G、1D、1S)中挑出 3F 为能量最低者。

自由 d2 的基谱项:3F(L = 3 的自旋三重态)。

谱项符号不等于电子构型:一个像 d2 这样的构型会产生好几个谱项(3F、3P、1G、1D、1S)。构型说的是哪些轨道被占据;谱项说的是角动量如何相加。

又称
Russell-Saunders term symbolatomic term谱项譜項