Elektronok, atomok. Tartalom

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Elektronok, atomok. Tartalom"

Zsombor Nagy
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Elektronok, atomok 8-1 Elektromágneses sugárzás 8-2 Atomi Spektrum 8-3 Kvantumelmélet 8-4 ABohr Atom 8-5 Az új Kvantummechanika 8-6 Hullámmechanika 8-7 Kvantumszámok, elektronpályák Slide 1 of 60 Tartalom 8-8 Kvantum számok 8-9 A hidrogénatom pályái 8-9 Elektron spin 8-10 Multi-Elektron atomok 8-11 Elektron Konfigurációk 8-12 Elektron Konfigurációk ésa Periódusos táblázat Slide 2 of 60 1

2 8-1 Electromágneses sugárzás Elektromos ésmágneses mezők hullám alakban terjednek az üres téren vagy a közegen keresztül. A hullám energiát visz át. Slide 3 of 60 EM sugárzás Kis ν Nagy ν Slide 4 of 60 2

3 Frekvencia, Hullámhosszés Sebesség Frekvencia (ν)in Hertz Hz vagy s -1. Hullámhossz (λ)meter m. cm µm nm Å pm (10-2 m) (10-6 m) (10-9 m) (10-10 m) (10-12 m) Sebesség(c) ms -1. c = λν λ = c/ν ν= c/λ Slide 5 of 60 Electromágneses Spektrum Slide 6 of 60 3

4 ROYGBIV Red Orange Yellow 700 nm 450 nm Green Blue Indigo Violet 8 Prentice-Hall 2002 Slide 7of Slide 60 Konstruktivés Destruktiv Interferencia Slide 8 of 60 4

5 Interferencia Slide 9 of 60 Fénytörés Slide 10 of 60 5

6 8-2 Atomi Spektrum Slide 11 of 60 Atomi spektrum Slide 12 of 60 6

7 8-3 Kvantumelmélet Fekete test sugárzás: Max Planck, 1900: Energia, az anyaghoz hasonlóan nem folytonos. є = hν Slide 13 of 60 A fotoelektromos hatás Bizonyos fémekre beeső elektromágneses sugárzás elektronok kibocsátását eredményezi. Fotoelektromoshatás (fotoeffektus, fényelektromosjelenség) ν > ν o e - ~I e k ~ν küszöb frekvencia Slide 14 of 60 7

8 A fotoelektromos hatás Slide 15 of 60 A fotoelektromos hatás A megállítási feszültség: a kilökődött elektron teljes energiáját fedezi a feszültség. 1 2 mv 2 = ev s Magasabb foton frekvencia (energia) mint ν o : V s = k (ν - ν o ) Slide 16 of 60 8

9 A fotoelektromos hatás E k = ev s E o = hν o ν o = ev o h ev o, és ezért ν o, jellemző a fémre. Az energia megmaradás elve szerint: E photon = E k + E binding E k = E photon -E binding hν = 1 2 ev s = 2 1 mv 2 + ev o mv 2 = hν -ev o Slide 17 of 60 A töltések viselkedése General Chemistry: Chapter 2 Slide 18 of 25 9

10 Katódsugárcső General Chemistry: Chapter 2 Slide 19 of 25 A katódsugárcső tulajdonságai Elektronm/e = x 10-9 g coulomb -1 General Chemistry: Chapter 2 Slide 20 of 25 10

11 Az elektron töltése Robert Millikan: ionizált olajcseppek esetében elektromos mezővel kiegyensúlyozta a gravitációt. A töltés az elektron töltésének (e) egész számú többszöröse. General Chemistry: Chapter 2 Slide 21 of 25 Radioaktivitás A radioaktivitás a nemstabil(úgynevezett radioaktív) atommagokbomlásának következménye. Nagy energiájú ionizáló sugárzás távozik. a-részecskék: He 2+ atommag, a papír elnyeli. b-részecskék: a magból kilépő nagy sebességű elektronok, az alumínium lemez elnyeli g-sugárzás, nagy energiájú, vastag ólomréteg nyeli csak el. General Chemistry: Chapter 2 Slide 22 of 25 11

12 Radioaktivitás 2+ Papír - Al Pb Forrás:Wikipedia.org Slide 23 of 60 Az atommag Geiger és Rutherford 1909 General Chemistry: Chapter 2 Slide 24 of 25 12

13 α-részecske kísérlet Az atom tömegénaknagy része és a teljes pozitív töltés az atommagban koncentrálódik. Az elektonokaz atommagtól távolabb helyezkednek el General Chemistry: Chapter 2 Slide 25 of 25 A maggal rendelkező atom Rutherford proton 1918 Segré, Chamberlain antiproton1955 Cork antineutron1956 James Chadwick neutron 1932 General Chemistry: Chapter 2 Slide 26 of 25 13

14 Az atommag Az atom átmérője m 1 Å Az atommag átmérője m Részecske Nyugalmi tömeg Töltés kg amu Coulomb (e) Elektron 9.109x x Proton x x Neutron 1.675x General Chemistry: Chapter 2 Slide 27 of 25 Atomi dimenziók Hasznos egységek: A legnehezebb atom 4.8 x g Átmérője 5 x m. 1 amu (atomic mass unit) = x kg 1 pm (picometer) = 1 x m 1 Å (Angstrom) = 1 x m = 100 pm = 1 x 10-8 cm A legnagyobb atom 240 amu és 5 Å. C-C kötés távolsága 154 pm (1.54 Å) General Chemistry: Chapter 2 Slide 28 of 25 14

15 8-4 Bohr Atom E = -R H n 2 R H = J Slide 29 of 60 Energia szintek ΔE = E f E i = -R H n f 2 1 = R H ( ni 2 1 n f 2 -R H n i 2 ) = hν = hc/λ Slide 30 of 60 15

16 A hidrogén ionizációs energiája 1 ΔE = R H ( ni 2 1 n f 2 ) = hν Han f végtelenhez tart : 1 hν = R H ( ni 2 ) = RH A hidrogénszerű ionokra is érvényes, pl. He + ésli 2+. hν = -Z 2 R H Slide 31 of 60 Emissziós és abszorpciós spektroszkópia Slide 32 of 60 16

17 Látható atomi emissziós spektrum Slide 33 of Az új kvantummechanika Hullám-részecske természet. Einstein fotonok: ezzel magyarázható a fotoelektromos jelenség. A diffrakció szerint viszont a fény hullám. debroglie, 1924 Az anyag kis részecskéi kettős természetűek. Slide 34 of 60 17

18 debroglieanyaghullámok E = mc 2 hν = mc 2 hν/c = mc = p p = h/λ λ = h/p = h/mu Slide 35 of 60 X-Ray(Röntgen)Diffrakció Slide 36 of 60 18

19 A bizonytalansági elv Werner Heisenberg 1927 Δx Δp h 4π Slide 37 of 60 Álló hullámok. 8-6 Hullámmechanika A zérushelyek (csomópontok, angolul: nodes) nem változtatják a helyzetüket. λ = 2L, n = 1, 2, 3 n Slide 38 of 60 19

20 Hullámfüggvények ψ, pszi, hullámfüggvény. Egy álló hullámfüggvény a rendszer határain belül. Részecske 1 dimenziós potenciáldobozban: ψn = 2 L E n = (n π /L) 2 /2 n π x sin L Slide 39 of 60 Az elektron megtalálási valószínűsége Probability valószínűség (az energiaskála nem méretarányos,) Slide 40 of 60 20

21 Hidrogénatom hullámfüggvényei Schrödinger, 1927 Eψ = H ψ Gömbszimmetrikus potenciáltér V(x,y,z) = -1/r H(x,y,z) H (r,θ,φ) (derékszögű polár) ψ(r,θ,φ) = R(r) Y(θ,φ) R(r) radiális hullámfüggvény. Y(θ,φ) szögfüggő hullámfüggvény. Slide 41 of 60 Kvantumszámok Fő-kvantumszám (héjak, an. Shell), n = 1, 2, 3 Szögfüggő mellék-kvsz. (alhéjak, an. subshell), l = 0, 1, 2 (n-1) l = 0, s l = 1, p l = 2, d l = 3, f mágneseskvantumszám, m l = - l -2, -1, 0, 1, 2 +l Slide 42 of 60 21

22 Pálya energiák Slide 43 of Interpreting és Representing a pályák of a Hydrogen Atom. Slide 44 of 60 22

23 s pályák Slide 45 of 60 p pályák Slide 46 of 60 23

24 p pályák Slide 47 of 60 d pályák Slide 48 of 60 24

25 8-9 ElektronSpin: a negyedik kvantumszám Slide 49 of Multi-Elektronatomok Az eddig bemutatott megoldások egyetlen elektronra vonatkoztak. Elektron-Elektrontaszításlép fel több elektronos atomokban. A pályákat hidrogén-szerűnek vesszük ezekben is (közelítés). Slide 50 of 60 25

26 Radiális elektronsűrűség ρ(r) = 4π r 2 ψ 2 (r) Slide 51 of 60 Screening (Árnyékolás) Törzs elektronok árnyékoló hatása Z eff = Z S Z 2 E n = - R eff H n 2 Általános Kémia, Periódikus tulajdonságok Slide 52 of 60 26

27 Árnyékolás (S) Slaterszabályok: 1s elektron, S = 0.3. s vagy p pályán, n > 1, az árnyékolási konstans S = 1.00 N N N0 N0 a többi elektron száma azonos héjon, N1 az elektronok száma egy héjjal lejjebb (n-1), és N2 az elektronok száma kettő vagy több héjjal lejjebb(n-2 és kisebb). Az effektiv magtöltés Z eff = Z - S Slide 53 of ElektronKonfigurációk Aufbauelv. Az alacsonyabb energiájú pályák töltődnek fel előbb. Pauli kizárási elv. Nincs két elektron amelynek mind a négy kvatumszáma megegyezik (n, l, m l, s). Hundszabály (maximális multiplicitás ). Azonos energiájú pályákat az elektronok egyszeresen betöltve párhuzamos spinnel töltik fel, amíg ez lehetséges. Slide 54 of 60 27

28 pályaenergiák Slide 55 of 60 pályabetöltés Slide 56 of 60 28

29 Aufbau elvés Hundszabály Slide 57 of 60 p pályák betöltése Slide 58 of 60 29

30 d pályák betöltése Slide 59 of 60 ElectonKonfigurációkof Some Groups of Elements Slide 60 of 60 30

31 8-12 Elektron konfigurációk ésa periódusos táblázat Slide 61 of 60 31

Hasonló dokumentumok

Elektronok, atomok. Általános Kémia - Elektronok, Atomok. Dia 1/61

Elektronok, atomok. Általános Kémia - Elektronok, Atomok. Dia 1/61 Elektronok, atomok 2-1 Elektromágneses sugárzás 2-2 Atomi Spektrum 2-3 Kvantumelmélet 2-4 A Bohr Atom 2-5 Az új Kvantummechanika 2-6 Hullámmechanika 2-7 Kvantumszámok Dia 1/61 Tartalom 2-8 Elektronsűrűség