Bevezetés az anyagtudományba II. előadás 010. febuá 11. Boh-féle atommodell 1914 Niels Henik David BOHR 1885-196 Posztulátumai: 1) Az elekton a mag köül köpályán keing. ) Az elektonok számáa csak bizonyos köpályák (enegiák) megengedettek. (mv=nh/π, ahol n=1,, 3,...) 3) A köpályán keingő elekton nem sugáoz enegiát. 4) E=hν http://en.wikipedia.og/wiki/boh_model http://hu.wikipedia.og/wiki/boh-atommodell
Hullámmecha mmechanikai atommodell az elektonok észecske- és hullámtemészetét egyaánt figyelembe veszi diszkét pozíció előfodulási valószínűség e - -pálya e - -felhő Boh hullámmechanikai Boh hullámmechanikai Kvantumszámok mok Főkvantumszám (n=1,,3, ; K,L,M, ): az elekton magtól mét átlagos távolságát jellemzi (héj) Mellékkvantumszám (l=0,1,,n-1; s, p, d,...): az elektonpálya alakját (impulzusmomentumát) jellemzi (alhéj) Mágneses kvantumszám (m=-l,,0, +l): a pályák tébeli oientációját hatáozza meg (a pályák mágneses tében elfajulnak) (pálya) Spin kvantumszám (s=-½,+ ½): az elekton saját pedületét veszi figyelembe Atkins 355-370
Elekton pályp lyák 1s http://winte.goup.shef.ac.uk/obiton/index.html K héj s p L héj 3s 3p 3d M héj Az atomok elektonszekezete Pauli-féle kizáási elv: egy elektonpályán max. db ellentétes spinű elekton tatózkodhat. Hund szabály: az elektonok egy alhéj elfajult pályáit egyenként töltik be páhuzamos spinnel mindaddig, amíg az alhéj félig be nem telik (a félig vagy teljesen betöltött alhéjak kiemelkedő stabilitásúak). alapállapot: az atom azon állapota, melyben elektonjai a legalacsonyabb enegiájú pályákat foglalják el. ( gejesztett állapot) vegyéték elektonok: az atom legkülső héjának elektonjai (a kötésekbe lépő elektonok, melyek a szilád anyag kémiai, elektomos, optikai és hőtani tulajdonságait meghatáozza) (vegyétékhéj) stabil elektonkonfiguáció: amiko a vegyétékhéj s és p-alhéjai telítettek (ú.n. nemesgáz konfiguáció) hibidizáció: egyes esetekben a különböző alhéjakhoz tatozó pályák kombinációjával a vegyétékelektonok alacsonyabb enegiájú állapotba keülhetnek (a IIIA-VA csopotok elemeie jellemző)
Pályaenegiák 4d 4p N-héj n = 4 3d 4s Enegia 3p M-héj n = 3 3s p s 1s L-héj n = K-héj n = 1 vegyéték elektonok pl. Fe - endszám=6 1s s p 6 3s 3p 6 3d 6 4s = [A] 3d 6 4s http://acswebcontent.acs.og/games/pt.html Peiódusos endsze Csopotok (oszlopok): Hasonló vegyétékszekezet hasonló tulajdonságok Dmiti Ivanovich MENDELEEV 1834 1907 Peiódusok H Li Be Na Mg K Ca Rb S Cs Ba Sc Y O S Se Te Po F Cl B I At He Ne A K Xe Rn F Ra Elektopozitív elemek: elekton leadással kationok Elektonegatív elemek: elekton felvétellel anionok elektonegativitás
Az elemek tulajdonságának nak peiódikus változv ltozása 1 atom atom ács E 0 : kötési enegia (sok atom esetén) E N = F N d = 0 ~0.3nm F A A de+ N = E A + E R = + FRd B n Példaso 7. feladat!
A kötéstípus meghatáozza a kötési enegia nagyságát és potenciálgöbe alakját. Az anyag számos makoszkópikus tulajdonsága ezektől függ. E o kisebb T op. T op. olvadáspont + halmazállapot nagyobb T op. α: lineáis hőtágulási együttható E o E o E o nagyobb α kisebb α Kötések Elsőendű, vagy kémiai kötések Ionos (600-1500 kj/mol) Kovalens (300-730 kj/mol) Fémes (68-850 kj/mol) Másodendű, vagy van de Walls kötések Hidogénhídkötés (30-51 kj/mol) Dipól kölcsönhatás (5-30 kj/mol)
Ionos kötés Elekton mozgás a kötésben észtvevő atomok között. Nemesgáz szekezete töekvés Nem iányított Peiódusos endsze jobb és bal szélein levő elemek között. (keámiák) Coulomb kölcsönhatás Tulajdonságok: Magas op. Kemény, töékeny Jó elektomos és hőszigetelők A kötésben észtvevő atomok megosztják elektonjaikat. Nemesgáz szekezete töekvés Iányított Peiódusos endsze jobb oldalán levő elemek (keámiák, műanyagok, félvezetők) Kovelens s kötésk Tulajdonságok: attól függ, hogy atomács vagy molekulaács 1 e (X A X B ) Ionos kaakte= 4 x (100%) ahol X A, X B a Pauling-féle elektonegativitás
Fémes s kötésk Elekton megosztás (elekton felhő, max. 3e - /atom) Peiódusos endsze leggyakoibb kötése (fémes elemek és ötvözeteik) Nem iányított atomtözsek Tulajdonságok: Kemény, de jól alakítható Jó elektomos és hővezetők elektonfelhő Számítsa ki a következő vegyületekben a kötés ionos kaakteét: MgO, GaP, CsF, CdS és FeO! Milyen kötéstípusokba soolná ezek alapján az egyes vegyületeket? Két X A és X B elektonegetivitású elem közti kötés ionos kaaktee IC = 1 e X A X B 100% 1. 3.5 Ezt alkalmazva MgO-a, X Mg =1., X O =3.5 IC = 1 e 100% = 73.4% IC = 1 e 1.6.1 100% = 6.1 Ezt alkalmazva GaP-a, X Ga =1.6, X P =.1 % 0.7 4.0 Ezt alkalmazva CsF-a, X Cs =0.7, X F =4.0 IC = 1 e 100% = 93.4% Ezt alkalmazva CdS-a, X Cd =1.7, X S =.5 IC = 1 e 100% = 14.8% 1.7.5 1.8 3.5 Ezt alkalmazva FeO-a, X Fe =1.8, X O =3.5 IC = 1 e 100% = 51.4% S ezét a MgO és a CsF ionos, míg a GaP, CdS jellemzően kovalens kaakteű vegyület. A FeO ionos és kovalens jelleget egyaánt mutat. Példaso 8. feladat!
Dipól l kölcsk lcsönhatás Indukált dipól Pemanens dipól Hidogénh nhídkötés pl. H O, HF, NH 3
Sok kicsi, soka megy www.cchem.bekeley.edu/mgp/about_gecko.jpg nano sző http://physics.suite101.com/aticle.cfm/nanotechnology_mimicks_natues_adhesive Összefoglalásként
További, ismetnek feltételezett fogalmak poton, elekton, neuton, endszám, izotóp, atomtömeg, enegiaszintek (állapotok), kötött és szabad elekton/állapot, kötésenegia, atomtözs, delokalizált elektonfelhő, (elektomos) dipól, poláis/apoláis molekula