Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

alchymie Paracelsus (16.st) Pojem prvku alchymie …. teorie flogistonu chemie kvantitativní  ‘přesné’ vážení Lavoisier: (1743–1794) … zdokonalení střelného.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "alchymie Paracelsus (16.st) Pojem prvku alchymie …. teorie flogistonu chemie kvantitativní  ‘přesné’ vážení Lavoisier: (1743–1794) … zdokonalení střelného."— Transkript prezentace:

1

2 alchymie Paracelsus (16.st) Pojem prvku

3 alchymie …. teorie flogistonu chemie kvantitativní  ‘přesné’ vážení Lavoisier: (1743–1794) … zdokonalení střelného prachu … hmota (určená hmotností) zůstává zachována v průběhu reakcí. proces hoření, dýchání … 33 ‘prvků’, mj. caloric (teplo) voda = HO  pojem čistá látka  záznamy postupů st při hoření látky ztrácí těkavou součást - flogiston. látky = flogiston + popel (... nesouhlasila hmotnost)

4 John Dalton ( ) … meteorologie … chemie: pojem prvku a sloučeniny: prvek - nedá se již rozložit na jiné prvky, sloučenina - rozložitelné C a O  2 sloučeniny, M O : M C = (1.33:1 nebo 2.66:1)  CO, CO 2 zákony o stálých a množných poměrech slučovacích Atomová teorie:  všechny prvky sestávají z malých částeček - atomů,  ty jsou nedělitelné a neměnné  všechny atomy daného prvku jsou stejné (stejná hmotnost) různé atomy  různé hmotnosti (atomová váha)  konečnýsoubor prvků (char. hmotnost)  sloučenina = kombinace atomů více prvků (pevné poměry, případně násobné) chem. reakce = přeskupení kombinací atomů

5

6 pojem prvku a optická spektroskopie - vážení (... Lavoisier, Dalton,... )  atomová váha (rel. at. hmotnost) vlastnosti prvků: - chemické chování tvorba sloučenin, oxidů, hydridů ~ molekula vs prvek, kvantitativní popis 1869: Mendeleev - periodická tabulka

7  protonové číslo 1875: objev Ga (spektroskopie)

8 kahan..zbarvení plynu... atomová spektroskopie Heidelberg objev Cs, Rb (1860)

9

10 jednotlivé prvky charakteristická spektra - identifikace, atlasy spekter - hledání nových prvků (~ 1/4 nalezena díky spektroskopii) N O Ne S Al

11 sluneční spektrum

12 emisní a absorpční spektra

13 (kvantitativní) pochopení složitější... nejjednodušší H

14 empirický popis vodíkového spektra: viditelný obor: 4 čáry 1885: Balmerova série: n = 3, 4, 5, 6,... objeveny další série 1906: Lymanova série:n = 2, 3, 4,... HH HH HH HH Ritz-Rydberg kombinačí princip: ( ) 1908: Paschenova série: term: m = 4, 5, 6, a další (IČ oblast)

15

16 vysvětlení? problém vnitřní struktury atomů- kladný a záporný (elektrony) náboj - radioaktivita, rozpady - kolik elektronů v atomu - rozložení náboje - rozložení hmoty 2 základní modely (klasické) (J.J.) Thomsonův "Plum Puding" modelplanetární Rutherfordův model - homogenně rozložená kladná hmota - v ní záporné elektrony - možná valence - oscilátory - výklad čarových spekter - kvantitativně vysvětloval Rutherfordovy pokusy - kladné malé jádro, kolem záp. el.

17 Ernest Rutherford ( ) N.c. za chemii 1908 (Geiger, Marsden, )  -zářič stínění Au fluorescence (m = 4u, Q=2e) E ~ 7.7 MeV

18 Thomsonův model Rutherfordův model Marsden, Geiger

19 r  b Q = Z  e  q = 2  e  potenciální energie: ZZE: kinetická energie:

20 nejmenší vzdálenost: kvantitativní ověření Rutherfordova planetárního modelu

21 planetární Rutherfordův model:  atom = jádro + elektrony  jádro (Fermiho model)  elektrony N = Z

22 + výchozí předkvantový planetární model nedostatky:  elektrodynamicky nestabilní  elektrostaticky nestabilní dva atomy spojené... nestabilní konfigurace  neudává pravidla pro velikost atomů spojité záření x experiment (čarová spektra)  neudává pravidla pro čarová spektra nezbytný rozchod s klasickou fyzikou (Bohr)

23  1) Elektrony krouží kolem jader po kruhových drahách. Niels Bohr ( ) Aage Niels Bohr (*1922)  2) Přípustné jsou jen vybrané stacionární orbity - na nich elektron obíhá a nezáří.  3) Stacionární orbity vybereme kvantováním momentu hybnosti:  4) Elektrony mohou přeskakovat mezi jednotlivými orbity; přeskoky jsou spojeny s vyzářením nebo pohlcením fotonu.

24 Bohrův poloměr H: 1 elektron + 1 proton (H: Z = 1) (~0.53Å) Rydbergova konstanta Ry  13.6 eV energie:

25 přeskoky: série čar: od do rychlost: =  ~ 1/137 (konstanta jemné struktury) H: HH HH HH HH (Å) limita série

26 K L M N O

27 (H: ~ Ry/1.0005) Harold Clayton Urey ( ) 1934: N.c. za chemii

28 komentář k Bohrovu modelu: - kvaziklasické přiblížení - přenesl ħ na hmotné soustavy (předtím pro popis fotonů) - inspirace pro Heisenberga a kvantový popis atomů (kvantový popis H: stejný výsledek jako Bohr) - nepodařilo se zobecnění na víceelektronové atomy (problém e-e interakce) nutný úplný kvantový popis - neudává pravděpodobnosti přechodů – proč nějaká spektrální čára silnější než jiná? - elektron jako malá planeta s danou polohou a hybností x relace neurčitosti

29 kvantování centrálně sym. problém Zlaté pravidlo poruchového počtu přeskoky Bohr klasické orbity stacionární orbity kvantování L Schrödinger  mohu separovat proměnné

30 kvantové řešení úlohy vodíku (shrnutí):

31 pro dané n: "náhodná" degenerace energie: shoda s Bohrovým modelem orbitály:... radiální hustota pravděpodobnosti (nalezení částice ve vzdálenosti r od počátku) l = 0, 1, 2, 3, 4, 5,... s, p, d, f, g, h,... sharp principal difuse fundamental

32

33 zachycení elektronu (electron capture, K-záchyt)

34 přeskoky - optická spektra: výběrová pravidla: libovolně stav i  n l m stav f  n' l' m' Grotrianovy diagramy

35 vodíkupodobné (jednoelektronové) ionty ZeZe M e-, mee-, me H: Ry *.... relativita

36 Henry Moseley ( ) měření vlnové délky rtg záření pro různé prvky úměra atomovému číslu Z (uspořádání v periodické tabulce) předpoěď prvků pro Z = 43(Tc), 61(Pm), 75(Re) K L M KK KK LL L K cislo = 1 (K-čáry) = 7.5 (L-čáry)

37 více elektronů... obsazení jednotlivých hladin 1 elektron... možné hladiny energie i... n, l, m Pauliho princip: žádný jednočásticový stav nemůže být obsazen více než 1 elektronem. v jednom atomu nemohou mít dva elektrony všechna 4 kv.č. stejná. n, l, m n, l, m,   =  1 degenerace: n 2  2n 2 elektron má spin

38 obecněji... N elektronů zjednodušení: 1-elektronová aproximace elektron se pohybuje pod vlivem ostatních elektronů, ve středním poli které je v důsledku působení ostatních elektronů ("mean field") nábojová hustota hustota elektronů jako částic v r Hartreeho rovnice

39 řešení Hartreeho problému: prvotní odhad spočtu řeším Hartreeho rovnice nové nové = staré ne selfkonzistentní řešení konec ano

40 Hartreeho přiblížení - nesplňuje podmínku antisymetrie zobecnění (splňuje AS) - Hartree-Fockova aproximace: H-F rovnice:Hartree + výměnný člen

41 zaplňování jednotlivých kvantových stavů: základní stav  nejnižší energie při splnění Pauliho principu 1s 7s 6p 5d 4f 6s 5p 4d 5s 4p 3d 4s 3p 3s 2p 2s 5f 6d l = 0, 1, 2, 3, 4, 5,... s, p, d, f, g, h,...

42 1s 2p 1s (n=1, l=0, m=0)

43 4f 4d

44 Gd; radial charge density radial charge density (a.u.) r (Å) Gd - 6s Gd - 5d Gd - 4f

45 atomový poloměr: Cl Cl - NaNa + iontové poloměry: (QM výpočet)

46 ionizační potenciál (energie): He Ne Ar Kr Xe Rn - náboj jádra - vzdálenost elektronu od jádra vliv: - ostatní elektrony blíže k jádru - 1 nebo 2 elektrony u sebe (v jednom orbitálu) Be: 1s 2s 2p B: 1s 2s 2p N: 1s 2s 2p O: 1s 2s 2p


Stáhnout ppt "alchymie Paracelsus (16.st) Pojem prvku alchymie …. teorie flogistonu chemie kvantitativní  ‘přesné’ vážení Lavoisier: (1743–1794) … zdokonalení střelného."

Podobné prezentace


Reklamy Google