Bài giảng Hóa đại cương: Cấu tạo nguyên tử (thêm) - ThS. Nguyễn Minh Kha

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:43

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Những nội dung chính được trình bày trong chương này gồm có: Nguyên tử và quang phổ nguyên tử, sơ lược về các thuyết cấu tạo nguyên tử, cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử theo cơ học lượng tử, nguyên tử nhiều electron. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa đại cương: Cấu tạo nguyên tử (thêm) - ThS. Nguyễn Minh Kha

Chƣơng II CẤU TẠO NGUYÊN TỬ Giảng viên: Nguyễn Minh Kha CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TÓM TẮT I. NGUYÊN TỬ VÀ QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ II. SƠ LƢỢC VỀ CÁC THUYẾT CẤU TẠO NGUYÊN TỬ III. CẤU TRÚC LỚP VỎ ELECTRON NGUYÊN TỬ THEO CƠ HỌC LƢỢNG TỬ IV. NGUYÊN TỬ NHIỀU ELECTRON CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
I. NGUYÊN TỬ VÀ QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ 1. Nguyên tử 2. Quang phổ nguyên tử CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Nguyên tử Teân Kyù Khoái löôïng Ñieän tích hieäu (kg) ñvklnt (C) Töông ñoái ñ/v e Ñieän töû e 9,1095.10-31 5,4858.10-4 –1,60219.10-19 –1 Proton p 1,6726.10-27 1,007276 +1,60219.10-19 +1 Neutron n 1,6745.10-27 1,008665 0 0 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Quang phổ nguyên tử Quang phổ liên tục của ánh sáng trắng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Quang phổ vạch (Line Spectra) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Quang phổ phát xạ ngtử (atomic emission spectra) Dãy Lyman => Tử ngoại (ultraviolet) n > 1 ==> n = 1 Dãy Balmer => Khả kiến (visible light) n > 2 ==> n = 2 Dãy Paschen => Hồng ngoại (infrared) n > 3 ==> n = 3 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
II. SƠ LƢỢC VỀ CÁC THUYẾT CẤU TẠO NGUYÊN TỬ 1. Thuyết cấu tạo nguyên tử của John Dalton (1803) 2. Thuyết cấu tạo nguyên tử của Thompson (1898) 3. Mẫu hành tinh nguyên tử của Rutherford (1911) 4. Mẫu nguyên tử theo Bohr (1913) 5. Mẫu nguyên tử của Sommerfeld CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
BA TIÊN ĐỀ CỦA BOHR  Electron quay quanh nhân trên những quỹ đạo tròn đồng tâm xác định, gọi là quỹ đạo bền. mvr = nh/2 Niels Bohr  Khi quay trên quỹ đạo bền electron không bức xạ (không mất năng lƣợng).  Năng lƣợng chỉ đƣợc phát ra hay hấp thụ khi electron chuyển từ quỹ đạo bền này sang quỹ đạo bền khác: E = | Et - Ec | = h CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
ƢU ĐIỂM CỦA THUYẾT BORH Áp dụng đúng cho hệ ng tử có 1electron, gần đúng cho ng tử nhiều electron. Tính bán kính quỹ đạo, năng lƣợng, tốc độ của electron trên quỹ đạo bền. Xác minh tính lƣợng tử hóa năng lƣợng của electron En = –13,6Z22 /n42 [eV] c 2 me 2  1 1  E  h  h   Z     h2 n 2 2   t nc  Giải thích đƣợc quang phổ vạch của ng tử . CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
NHƢỢC ĐIỂM CỦA THUYẾT BORH • Không giải thích đƣợc độ bội của quang phổ. • Tính toán lại sử dụng đl cơ học cổ điển. • Xem electron chuyển động trên mặt phẳng. • Không xác định đƣợc vị trí của electron khi di chuyển từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác. • Không giải thích đƣợc sự lƣợng tử hóa năng lƣợng. • Áp dụng cho nguyên tử phức tạp chỉ cho kết quả định tính. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
III. CẤU TRÚC LỚP VỎ ELECTRON NGUYÊN TỬ THEO CƠ HỌC LƢỢNG TỬ 1. Tính lƣỡng nguyên của các hạt vi mô 2. Nguyên lý bất định Heisenberg và khái niệm đám mây điện tử 3. Phƣơng trình sóng Schrödinger và 4 số lƣợng tử CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Tính lƣỡng nguyên của các hạt vi mô  Các chất vi mô có cả tính chất hạt và tính chất sóng Bản chất hạt: m, r và v xác định. Bản chất sóng: . Hệ thức L. de Broglie: h  L. de Broglie mv (1892-1987) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Ví dụ Đối với electron: Đối với hạt vĩ mô: • m = 9,1.10-28g • m = 1g • v = 108cm/s ~ 100km/s • v = 1cm/s •= 7,25.10-8cm •  = 6,6.10-27cm CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Nguyên lý bất định Heisenberg và khái niệm đám mây điện tử a. Nguyên lý bất định Heisenberg (1927) b. Khái niệm đám mây electron CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
a. Nguyên lý bất định Heisenberg  Không thể đồng thời xác định chính xác cả vị trí và tốc độ của hạt vi mô.  h x.v   m 2m Ví dụ: đối với electron v = 108  108 cm/s h 6.625 10 27 8 0 x    1.16  10 cm  1.16 A 2mv 2  3.14  9.110 10  28 8  Khi xác định tương đối chính xác tốc độ chuyển động của electron chỉ có thể nói đến xác suất có mặt của nó ở chỗ nào đó trong không gian. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
b. Khái niệm đám mây electron  Không thể dùng khái niệm quỹ đạo  CHLT: khi chuyển động xung quanh hạt nhân, e đã tạo ra một vùng không gian mà nó có thể có mặt ở thời điểm bất kỳ với xác suất có mặt khác nhau.  Vùng không gian = đám mây e: mật độ của đám mây  xác suất có mặt của e.  Theo tính toán của cơ học lƣợng tử thì đám mây electron là vô cùng, không có ranh giới xác định.  CHLTQuy ước: đám mây e là vùng không gian gần hạt nhân trong đó chứa khoảng 90% xác suất có mặt của e. Hình dạng đám mây - bề mặt giới hạn vùng không gian đó. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
3. Phƣơng trình sóng Schrödinger và 4 số lƣợng tử a. Phƣơng trình sóng Schrödinger b. Bốn số lƣợng tử • Số lƣợng tử chính n • Số lƣợng tử phụ ℓ • Số lƣợng tử từ mℓ • Số lƣợng tử spin ms CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
a. Phƣơng trình sóng Schrödinger       8 m 2 2 2 2     E  V   0 x 2 y 2 z 2 h 2 → mô tả chuyển động của hạt vi mô trong trƣờng thế năng ở trạng thái dừng (trạng thái của hệ không thay đổi theo thời gian). Erwin Schrödinger CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
a. Phƣơng trình sóng Schrödinger  E – năng lƣợng toàn phần của hạt vi mô  V - thế năng, phụ thuộc vào toạ độ x, y, z   - hàm sóng đối với các biến x, y, z mô tả sự chuyển động của hạt vi mô ở điểm x, y, z.  2 – mật độ xác suất có mặt của hạt vi mô tại điểm x, y, z.  2dV – xác suất có mặt của hạt vi mô trong thể tích dV có tâm xyz.   dV 1  2 0 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt