Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Architektura elektronového obalu. Opakování Popište Thomsonův model atomu Jak probíhal Rutherfordův experiment a co z něj vyplývá? Popište stavbu atomu.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Architektura elektronového obalu. Opakování Popište Thomsonův model atomu Jak probíhal Rutherfordův experiment a co z něj vyplývá? Popište stavbu atomu."— Transkript prezentace:

1 Architektura elektronového obalu

2 Opakování Popište Thomsonův model atomu Jak probíhal Rutherfordův experiment a co z něj vyplývá? Popište stavbu atomu Čím je způsobena přirozená radioaktivita? Jak reagují jednotlivá radioaktivní záření při průchodu stacionárním elektrickým polem?

3 Atom Jádro Obal Elektrony Protony Neutrony Nukleony

4 Rutherfordův model Představa: –Elektrony obíhají kolem jádra jako planety kolem slunce –Elektrony jsou na své dráze drženy elektrostatickou silou –Geometrické parametry dráhy elektronu a jeho rychlost se mohou spojitě měnit, čímž se může spojitě měnit i energie elektronu Problém: –Elektron v Rutherfordově modelu atomu by ztrácel energii a pohyboval by se po spirále směrem k jádru, s nímž by se nakonec spojil. Atom by tedy zanikl (za s). –Elektron by při pohybu emitoval záření (elektrická částice se zrychlením) –Z modelu vyplývá spojité spektrum, zatímco v experimentu pozorujeme čárové spektrum atomů

5 Atomární spektrum 1859 W. Bunsen: –Chemické prvky vložené do plamene vydávají záření o určitých vlnových délkách –Kvantování energie! Energie záření:

6 Bohrův model atomu Niels Bohr (1885 – 1962): –Dánský fysik –Zkoumal atomární spektrum vodíku Postuláty: –Elektron se může pohybovat jen po určitých drahách kolem jádra (povolené dráhy), jejichž energii je možné spočítat –Pokud elektron přechází z jedné dráhy do druhé, musí přijmout nebo odevzdat energii, jež je rovna energetickému rozdílu těchto drah

7 Bohrův model atomu Energie dráhy: –Určena hodnotou čísla n Hlavní kvantové číslo Energie stoupá spolu s n U vodíkového atomu n = 1 → základní stav (nejnižší energie) –Energetické hladiny, slupky Model velmi dobře vysvětlil atomární spektrum vodíku Rydbergova konstanta spočtená z theorie velmi dobře odpovídala experimentu Model selhával u spekter složitějších atomů E – energie dráhy h – Planckova konstanta (6, J.s) R – Rydbergova konstanta (3, Hz) n – hlavní kvantové číslo  E – rozdíl energetických hladin – frekvence záření

8 Bohrův model atomu

9 Atomární spektrum dle Bohrova modelu

10 K procvičení Co jsou atomární spektra? Proč z čárových spekter vyplývá kvantování energie? Jak vyřešil Bohr problémy Rutherfordova modelu atomu? Pro jaký atom byl jeho model utvořen? Jak v Bohrově modelu atomu dochází ke vzniku čárových spekter? Kde Bohrův model selhává?

11 Dvojí povaha elektronu Elektron se chová současně jako částice i vlnění –Energie je kvantována (je ji možné přijímat, nebo odevzdávat jen v určitých hodnotách, jež jsou nedělitelné) –Nelze s libovolnou přesností určit současně rychlost (hybnost) elektronu a jeho polohu (Heisenbergův princip neurčitosti) –Je však možné určit energii elektronu –Je možné určit pravděpodobnost výskytu elektronu (elektronovou hustotu)

12 Kvantově – mechanický model atomu Louis de Broglie, Erwin Schrödinger Vychází z duálního chování elektronu Pohyb i energetický stav elektronu je možno vyjádřit jako vlnovou funkci „Orbital = vlnová funkce  popisující energetický (kvantový) stav elektronu v obalu atomu“  2 vymezuje oblast s největší pravděpodobností výskytu elektronu (hustota pravděpodobnosti výskytu elektronu) Orbital je jednoznačně určen kvantovými čísly (n – hlavní, l – vedlejší, m – magnetické) Pro určení elektronu nutné další kvantové číslo (s – spinové) De Broglieho vlna: – vlnová délka m – hmotnost částice – rychlost částice Schrödingerova rovnice: H – hamiltonián E - energie

13 Orbital „Orbital = vlnová funkce  popisující energetický (kvantový) stav elektronu v atomovém obalu“  2 vymezuje oblast s největší pravděpodobností výskytu elektronu Orbital je jednoznačně určen kvantovými čísly (n – hlavní, l – vedlejší, m – magnetické) Pro určení elektronu nutné další kvantové číslo (s – spinové)

14 Hlavní kvantové číslo n Značí velikost orbitalu a energii elektronu S rostoucím n roste velikost orbitalu i energie elektronu Nabývá hodnoty 1 – 7 Elektrony se stejným n se nacházejí ve stejné elektronové vrstvě (slupce) V PSP odpovídá číslu periody Hodnota n OznačeníKLMNOPQ

15 Vedlejší kvantové číslo l Vyjadřuje tvar orbitalu (počet uzlových ploch) –s-orbital = koule –p-orbital = „osmička“ –d-orbital –f-orbital Nabývá hodnot: Slupky odpovídající různým n tak mají i jiné orbitalové složení závislé na l –n = 1 → s –n = 2 → s; p –n = 3 → s; p; d –n  4 → s; p; d; f složitější tvary Hodnota l0123 Označeníspdf Všechny elektrony a shodné hodnotě n a l mají tutéž energii.

16 Vedlejší kvantové číslo

17 Magnetické kvantové číslo m Vyjadřuje orientaci orbitalu v prostoru v silném magnetickém poli Hodnota závisí na hodnotě l, nabývá celých čísel v rozmezí –l až +l Počet m = 2l + 1 – degenerované orbitaly –l = 0  m = 0  1 s-orbital –l = 1  m = -1;0;1  3 p-orbitaly –l = 2  m = -2;-1;0;1;2  5 d-orbitalů –l = 3  m = -3;-2;-1;0;1;2;3  7 f-orbitalů

18 Spinové kvantové číslo s Popisuje chování elektronu v orbitalu s = +/- ½

19 Znázorňování orbitalů A) označením n a l –1s; 2s; 2p; 3s; 3p; 3d; etc. B) grafickým znázorněním

20 Orbitaly a atomární spektra

21 K procvičení Z čeho vychází kvantový model atomu? Vysvětlete. Co je orbital a čím je určen? Co vyjadřují jednotlivá kvantová čísla? Jaký tvar mohou orbitaly zaujímat? Podle čeho rozlišujeme prvky na s, p, d a f? Jakým způsobem je možné orbitaly značit?

22 Elektronová konfigurace Popisuje uspořádání elektronů v elektronovém obalu atomu Počet elektronů v orbitalech se zapisuje: –souhrnně do exponentu za písmeno vyjadřující typ orbitalu (např. 1s 2 2s 2 2p 3 ) –graficky jako šipky do rámečků

23 Pravidla pro určení elektronové konfigurace 1. Pravidlo – Výstavbový princip Orbitaly se zaplňují postupně podle jejich vzrůstající energie, tj. orbitaly s nižší energií se obsazují elektrony dříve než orbitaly s vyšší energií. 2. Pravidlo – Hundovo Orbitaly shodného n i l se zaplňují postupně elektrony o stejném spinu, posléze se párují s elektrony spinu opačného (nebo čím vyšší je celkový spin, tím je příslušný atom stabilnější). 3. Pravidlo – Pauliho vylučovací princip Každý orbital může být zaplněn maximálně dvěma elektrony s opačným spinovým kvantovým číslem.

24 Vyplňování elektronové konfigurace

25 Několik vztahů Počet orbitalů ve vrstvě = n 2 Maximální počet elektronů ve vrstvě = 2n 2

26 Valenční elektrony Pro chemické vlastnosti nejsou všechny orbitaly stejně důležité Nejdůležitější – nejvzdálenější, vnější, valenční orbitaly Orbitaly nejvyššího n v atomu – valenční vrstva „Chemické a fysikální vlastnosti látek jsou důsledkem obsazení valenční vrstvy jejich atomů. Stejně tak je i důležitá možnost přijmout elektrony do elektronového obalu od jiného prvku.“

27 K procvičení Napište řadu 10 orbitalů dle jejich vzrůstající energie zkratkou i rámečky. Kolik elektronů může maximálně obsahovat třetí elektronová slupka? Zakreslete d-orbital, který osahuje 3, 6 a 9 elektronů Proč jsou pro reaktivitu podstatné pouze valenční elektrony?

28 Příště: Periodicita vlastností a PSP


Stáhnout ppt "Architektura elektronového obalu. Opakování Popište Thomsonův model atomu Jak probíhal Rutherfordův experiment a co z něj vyplývá? Popište stavbu atomu."

Podobné prezentace


Reklamy Google