2. AZ ATOM Atom: atommag + elektronfelhő = proton, neutron, elektron Elemi részecskék 6.. Az elektron felfedezése 82. Henry Davy (-) katód (+) anód Az üveggel érintkező katódsugár zöldes luminesszenciát eredményez nagyfesz.
6.. Az elektron felfedezése 897. Joseph J. Thompson (28 évesen prof. Cambridgeben, 50 évesen fiz. Nobel díj.) Az útvonal elektród anyagtól és töltő gáztól független unverzális építőelem. m e /e = 5,686 * 0-2 kg/c 909. Mullikan: e=,602*0-9 C m e = 9,09*0-3 kg 6.2. Az atommag 896. Antoine Henri Bequerel β γ α D É 4 2 He 2+
6.2. Az atommag 9. Ernst Rutherford mag ~ 0-5 m vs. atom 0-0 m ~/8000 visszaverődik, szóródik Ellentmondás: protonok és elektronok vonzása 6.2. Az atommag 99. Rutherford N + α H + p + - univerzális építőelem 932. James Chadwick neutron kimutatása, azonosítása e - : 9,0953*0-3 kg -,6029*0-9 C (0,00055amn) p + :,67265*0-27 kg +,6029*0-9 C (,00728amn) n :,67495*0-27 kg 0 (,00866amn)
A fény A fény Foton: a fény kvantumja E = hν m = hν / c 2 m kimutatása Compton kísérlet szabad e - -nal ütköző foton (m*c=p=hν/c=h/λ részecskék esetén) λ - de Broglie féle hullámhossz A fény Fény: E ~ V elektromágneses spektrum Hullám természet (diffrakció), részecske természet (Compton)
Fotoelektromos hatás E kin =hν-w (W fémre jellemző) 900. Max Planck Fény hatására e - lökődik ki. ν -fénytől függ! A hidrogén színképe Vonalas spektrum: Gázt melegítve A hidrogén látható spektruma a Balmer féle sorozatban: H spektrum /λ =,097*0 7 (/2 2 /n 2 )
Bohr:. E = -R h /n 2 A fény. Az elektronok meghatározott energiaértékekkel rendekeznek, meghatározott távolságra, körpályákon. 2. Az elektronok energiája csak a pályák közti átmenettel változhat, amelyet adott energiájú foton kibocsátása kísér E i E j E=+R h /n j2 -R h /n i2 =R h (/n j2 -/n i2 ) = hν ha: n i = Lyman sorozat (UV) ha: n i = 2 Balmer sorozat (látható) ha: n i = 3 Paschen sorozat (IR) Zeemann: A Zeemann-effektus 95. Sommerfeld: kör és ellipszis pályák
Bonyolultabb atomok atompálya olyan térrész, ahol az elektron gyakran tartózkodik. (n, l, m, m s ) Főkvantumszám: - n n =,2,3,4 K,L,M,N Méret és elektronenergia elsősorban n-től függ. Mellékkvantumszám: - l l = 0,,, n- l - alhéjak s, p, d, f, g Az atompálya alakja és energiája l-től függ. Mágneses kvantumszám: - m m= -l, -l+,, 0,, l-, l Az atompálya irányát határozza meg, azonos energiájú pályák. Spinkvantumszám: -m s m s = -/2, +/2 Az elektron forgási irányát határozza meg. A spin
Az elektronburok szerkezete Az alhéjak: 4s 4p 4d 4f 3s 3p 3d 2s s illetve: 4s 3s 2s s 2p 4p 3p 2p 4d 3d 4f Az elektronburok szerkezete Többelektronos atomok Elektronkonfiguráció: Az elektronkonfiguráció leírja, hogy az elektronok miképpen oszlanak el a héjakon, alhéjakon, pályákon és mekkora a spinkvantumszámuk. Jelölésük például: s, s 2 2s 2 2p 3,
Az elektronburok szerkezete Az elektronkonfiguráció 2p 2s H He Li Be B...... s alhéjak Ne Az elektronburok szerkezete Pályadiagramm: az elektronok megoszlása az atompályák között Pauli-elv: Egy atomon belül nem lehet két olyan elektron, amelynek minden kvantumszáma megegyezik. n. héj, n 2 pálya, 2n 2 elektron Hund-szabály:Azonos energiájú szintek közül a térbelileg különbözőek töltődnek be először. Így vannak az elektronok a legmesszebb egymástól. maximális multiplicitás (azonos spinnel!) Ferromágnes Paramágnes Diamágnes
Az elektronburok szerkezete Felépülési (aufban) elv: energiaminimumra törekvés elve. Na: s 2 2s 2 2p 6 3s s 2 2s 2 2p 6 3p Extra: félig és teljesen betöltött alhéj stabil! Cr: 3d 5 4s Pd: 4d 0 (de Ni: 3d 8 4s 2 ) (Pt: 5d 9 6s ) Mo: 4d 5 5s Cu: 3d 0 5s Gd: f 7 d s 2 Au: 5d 0 6s Az elektronhéjak feltöltődési sorrendje Az elektronhéj: s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f. 6s 6p 6d... 7s..... Vegyértékhéj
A periódusos rendszer - periódusok és oszlopok/csoportok ekaal, ekasi 872. 66 ismert elem alapján (atomtömeg szerint) Cu Zn As Se Br Mendelejev Ga 63 65 68 72 79 78 80 68 69,9 94. Henry G. Moseley rendszám szerint! Ea 2 O 3 Ga 2 O 3 5,9 d 5,9 g/cm 3 alacsony mp 30, C magas bp 983 C s,p,d,f mező lantamidák és aktimidák A periódikus sajátságok Periódusos sajátságok: Atomsugár Def.: a legkülső maximum távolsága Def.2: az atomrácsban az atomtávolság fele Ábra Meghatározó tényezők: n, effektív magtöltés Z eff = Z S (rendszám - árnyékolási szám)
Effektív magtöltés Árnyékolási számok l n i- n i n i+ 0 0,85 0,30 0 0,85 0,35 0 2 0,35 0 3 0,35 0 A periódikus sajátságok Ionizációs energia: Ha elektronütközéssel járó folymatok során elég nagy kinetikus energiájú elektronok atomokba ütköznek, az atom külső, leglazábban kötött elektronjai végül leszakadnak, így ionok képződnek. Az ehhez szükséges energia az ionizációs energia: A (g) A + (g) + e- Perióduson belül nő: Ok: csökkenő atomméret, növekvő Z eff (effektív magtöltés) Li B C Z eff :,3 2,7 3,35 eltérések: IIIA < IIA p vs. s VIA < VA páratlan vs. párosított Elektron affinitás: A - (g) A (g) + e- A (g) +e - A - (g) magyar, Boksai angolszász, Nyilasi