ATOMMODELLEK, SZÍNKÉP, KVANTUMSZÁMOK Kalocsai Angéla, Kozma Enikő
RUTHERFORD-FÉLE ATOMMODELL HIBÁI Elektromágneses sugárzáselmélettel ellentmondásban van Mivel: a keringő elektronok gyorsulnak Energiamegmaradás törvénye értelmében: sugárzást bocsátanak ki Sugárzás elektron energiája felemésztődik belezuhan az atommagba Klasszikus fizika törvényei szerint nem lehet stabil
SZÍNKÉP Fraunhofer 574 sötét vonal Nap, Borszeszégő lángja lángfestés jellegzetes vonalak nem volt magyarázat első spektroszkóp (Kirchhoff, Bunsen) elemre jellemző
SZÍNKÉP FAJTÁI Emissziós (kibocsátási): Világító, felhevített gázok fényének spektruma. felhasználás: spektroszkópia új elemek (hélium, cézium, rubídium) Abszorpciós (elnyelési): Fehér fénnyel megvilágított gáz ugyanolyan hullámhosszú fotonokat nyel el, mint amilyeneket izzó formában kibocsát.
BOHR-MODELL Gázok fény kibocsátására vonatkozó spektroszkópiai mérések Hőmérsékleti sugárzás tapasztalatai Planck hőmérsékleti sugárzást értelmező elmélete Bohr ezeket használta fel a modelléhez. Pályafeltétel Frekvenciafeltétel Szükséges önkényes feltételek.
A GÁZKISÜLÉSEK Atomi folyamatok legegyszerűbb vizsgálási módja. Ionok ütköznek molekulákkal, más ionokkal rekombináció U nő rekombináció csökken I telítődik rekombináció elhanyagolható Önfenntartó gázkisülés Rydberg-formula: Rydberg állandó: v - frekvencia!
HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁS Feketetest sugárzási elmélete Planck feltételezése: az üreget határoló test falában atom méretű rezgő dipólusok oszcillátorok működnek, melyek sugározzák ki az elektromágneses hullámokat. Testben egyensúly Sugárzó oszcillátorok energiája nem lehet tetszőleges. Oszcillátor energiája: E=n*h*f Termikus energia Abszorbeált elektromágneses sugárzás E nő
PÁLYAFELTÉTEL Elektronok csak meghatározott sugarú pályákon keringhetnek az atommag körül. Elektron energiája állandó. Elektronpályán az elektron perdülete a számú többszöröse. egész elektronpályák sugara Elektron centripetális gyorsulását Coulomb-vonzás biztosítja e - E-ja a pályákon általánosítva
FREKVENCIAFELTÉTEL Az elektron egy nagyobb energiájú, a magtól távolabb levő pályáról egy kisebb pályára lép át, az atom energiát sugároz ki. Kisugárzott energiát szállító elektromágneses hullám v frekvenciája: E A színkép vonalakhoz tartozó sugárzás frekvenciája:
SZÍNKÉPEK MAGYARÁZATA BOHR-MODELLEL Több atompálya több energiaszint - Fényelnyeléskor és fénykibocsátáskor az elektronok másik pályára kerülnek. h*f = E m E n Tehát a fény frekvenciája csak az elektronpályák energiaszintjétől függ.
BOHR-MODELL EREDMÉNYEI ÉS HIÁNYOSSÁGAI Eredmények Atomok tulajdonságainak megismerése Gázok vonalas színképe Spektroszkópia empirikus törvényei (Balmerformula, Rydberg-formula) H színképének számítása Hiányosságok H atom a modell szerint kis lapos korong Hidrogénnál nagyobb rendszámú atomok színképe Spektrumvonalak közötti intenzitás különbségek Színképek finomszerkezete
Kvantumszámok Fő- Mellék- Mágneses- Spin- Jelentése Elektronhéj sorszámát jelöli az atommagtól kifele. Az atompálya alakjára vonatkozó adat. Az atompálya mágneses térben való viselkedésére utaló adat. Az elektron mágneses sajátságát jelzi. Jele n l l = ħ l (l + 1) m m s Értékjelölés 1-től 7-ig 0, 1, 2, 3.. n-1 s, p, d, f -l től +l-ig +1/2 vagy -1/2
PERIÓDUSOS RENDSZER FELÉPÍTÉSE Periódus Főkvantumszám (hány elekrotonhéj) Csoportok Vegyértékeletronszám Főcsoportok: Legkülső s vagy p atompályán Mellékcsoportok: Legkülső e - d atompályán Rendszám p + szám Tömegszám p + + n 0
PAULI-ELV Két összehasonlított elektronkvantumjai között legalább egy eltérésnek kell lennie, tehát egy atomban nem létezik két olyan elektron melyeknek mind a négy kvantumszáma azonos. Az elv érvényes még a fermionokra (feles spinű részecskék): pl. elektron, proton, neutron, stb. A bozonokra (egész spinű részecskékre) az elv nem vonatkozik.