thuyet giang 1 ppt

HOÁ ĐẠI CƯƠNG • [1] Nguyễn Đình Chi, Cơ sở lý thuyết hóa học, NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp Hà Nội -1988 • [2] Nguyễn Đức Chung, Hoá đại cương, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM- 2007. • [3] Nguyễn Đức Chung, Bài tập Hoá đại cương, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM- 2010. • [4] Lê Mậu Quyền, Cơ sở lý thuyết hoá học, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội-1995. • [5] Nguyễn Đình Soa, Hoá đại cương, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM-2007. Tài liệu tham khảo CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ, ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN VÀ HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC I.Khái niệm về nguyên tử 1. Định nghĩa: Nguyên tử là tiểu phân nhỏ nhất cấu tạo nên các chất, đại diện cho một nguyên tố, không thể chia nhỏ bằng phương pháp hoá học. 2. Cấu tạo nguyên tử Bao gồm hai phần: hạt nhân bên trong, lớp vỏ electron bao bọc bên ngoài. Hạt nhân: gồm hạt nơtron (n) trung hoà điện tích và hạt proton (p) mang điện tích dương (quy ước +1) Lớp vỏ electron: gồm các electron mang điện tích âm (quy ước +1) Lớp vỏ electron quyết định tính chất hoá học của nguyên tử. II. Lớp vỏ electron 1. Thuyết cấu tạo nguyên tử của Bohr 1.1 Ba tiên đề của Bohr về cấu tạo nguyên tử – Trong nguyên tử, electron quay quanh nhân không phải trên quỹ đạo bất kỳ, mà trên quỹ đạo tròn, đồng tâm có bán kính xác định. (gọi là quỹ đạo dừng hay quỹ đạo lượng tử) – Khi chuyển động trên quỹ đạo này năng lượng electron được bảo toàn. (mỗi một quỹ đạo có một năng lương xác định). 22 4 2 0 1 8 1 nh me E n ××−= ε 0 ε Năng lượng electron khi quay trên nguyên tử Hyđro được tính bởi công thức: Trong đó: : hằng số điện môi. m : khối lượng electron. e : trị tuyệt đối điện tích electron n : số lớp electron h : hằng số plank • Khi hấp thu năng lượng, electron sẽ chuyển từ quỹ đạo có năng lượng thấp lên quỹ đạo có năng lượng cao. Ngược lại khi chuyển từ quỹ đạo có năng lượng cao xuống năng lượng thấp nó sẽ phát ra năng lượng dưới dạng bức xạ. 1.2 Ưu và nhược điểm của thuyết Bohr Ưu điểm: • Xác định bán kính, quỹ đạo bền, tốc độ và năng lượng của electron khi chuyển động trên quỹ đạo đó. • Giải thích bản chất vật lý của quang phổ vạch (TKTL) Khuyết điểm: • Theo thuyết của Bohr thì kết quả tính toán năng lượng của electron trong nguyên tử nhiều electron không phù hợp với thực nghiệm. • Thuyết Bohr không thể giải thích được: khi chuyển từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác electron ở đâu? 2. Thuyết cấu tạo nguyên tử hiện đại dựa trên cơ học lượng tử 2.1 Tính chất sóng và hạt của hạt vi mô 2.1.1 Năng lượng của vật chất 2 cm ×=Ε 2 cm ×= ε Theo Einstein: Bất kỳ một vật chất nào có khối lượng m điều có một năng lượng được tính theo công thức: E : Năng lượng toàn phần của hạt. m : khối lượng hạt. c : vận tốc ánh sáng. Đối với hạt vi mô vẫn có một năng lượng rất nhỏ ε. Được tính bằng công thức: (1) 2.1.2 Tính chất sóng của ánh sáng ν λ h = νε ×= h Bản chất của ánh sáng đó là tính chất sóng thể hiện trong hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa. Đại lượng đặc trưng là bước sóng λ. c: vận tốc ánh sáng. ν: tần số. Theo plank: (2) ν ×=× hcm 2 λ c hcm ×=× 2 cm h × = λ  Louis De Broglie đã khảo sát thí nghiệm và thấy rằng hạt vi mô có hiện tượng nhiễu xạ. Từ đó kết luận hạt vi mô vừa mang tính chất hạt đồng thời mang tính chất sóng. Dựa vào (1) và (2) suy ra biểu thức thể hiện tính chất sóng và hạt của hạt vi mô: ⇔ ⇔  Nguyên lý bất định: Đối với hạt vi mô, ta không thể xác định đồng thới chính xác cả tọa độ và vận tốc của hạt, do đó không thể vẽ chính xác quỹ đạo của hạt. Ta chỉ có thể xác định được xác suất xuất hiện của nó tại một điểm nào đó trong không gian. [...]... tố, ta có cấu hình tổng thể của các nguyên tố như sau: Nhóm IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA Cấu hình Nhóm Cấu hình ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 ns2np6 IB IIB IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB (n -1) d10ns1 (n -1) d10ns2 (n -1) d1ns2 (n -1) d2ns2 (n -1) d3ns2 (n -1) d5ns1 (n -1) d5ns2 (n -1) d6,7,8ns2 3 Sự biến thiên tuần hoàn một vài tính chất của các nguyên tố trong HTTT 3.Bán kính nguyên tử (r) Bao gồm bán... nghĩa bốn số lượng tử 3.2 .1 Số lượng tử chính n • Nhận giá trị nguyên dương: n =1, 2, 3 (n ≤ 7) • Xác định năng lượng electron: 1 me 4 1 En = − 2 × 2 × 2 8ε h n Mỗi một giá trị n lập nên một lớp electron n 1 2 3 4 5 6 7 Lớp tương ứng K L M N O P Q n càng lớn năng lượng càng cao 3.2.2 Số lượng tử momen động lượng orbitan  • Nhận giá trị nguyên từ : 0, 1, 2, , (n -1) (Ứng với 1 giá trị n sẽ có n giá trị... dương) X 0 + I1 = X + + e X+ + I2 = X2+ + e…… Xn -1 + In = Xn + e•Ta thấy rằng, I1 đặc trưng cho khả năng nhường electron của nguyên tử I1 càng nhỏ, nguyên tử càng dễ nhường e -, tính khử càng cao, tính kim loại càng lớn •Trong một nguyên tử: I1 < I2 < ….< In 3.2 .1 Sự biến đổi năng lượng ion hóa thứ nhất (I1) trong cùng một chu kỳ Nguyên tố nhóm A: trong cùng một chu kỳ khi đi từ trái sang phải I1 tăng dần... cùng 1 lớp: phân lớp trong chắn mạnh hơn phân lớp bên ngoài 4.2 Các quy luật phân bố electron trong nguyên tử nhiều electron 4.2 .1 Nguyên lý ngoại trừ Pauli Trong một nguyên tử không thể có hai (hay nhiều) electron có 4 số lượng tử như nhau Hệ quả 1: Trong mỗi AO chỉ chứa tối đa hai electron có spin trái dấu Hệ quả 2: Mỗi một phân lớp chứa tối đa: × (2 + 1) 2 Hệ quả 3: Số electron tối đa trong 1 lớp... Tuy nhiên trong quá trình I1 tăng xuất hiện những “tiểu cực đại” tại những nguyên tử có cấu hình ns2, sp3 Cấu hình khí hiếm rất bền vững nên I1 lớn nhất Nguyên tố nhóm B: năng lượng ion hóa thứ nhất ít thay đổi I1 He Ne F N O C Be B Li Z 3.2.2 Sự biến đổi năng lượng ion hóa thứ nhất (I1) trong cùng một nhóm Các nguyên tố nhóm A: khi đi từ trên xuống trong cùng một nhóm I1 giảm dần (giảm đơn điệu)... nhau, phân lớp nào có trị số lơn hơn thì năng lượng cao hơn l n 1 2 3 4 5 6 7 0 s 1 p 2 d 3 f 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 6f 7s 7p 7d 7f 4.2.3 Quy tắc Hund Trong một phân lớp, các electron được sắp xếp sao cho tổng số spin là cực đại, (nghĩa là có tối đa số electron cùng dấu) II Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học 1 Định luật tuần hoàn và nguyên tắc xây dựng Bảng tuần hoàn... ( + 1) × 2π → • Mỗi giá trị Giá trị  tương ứng với một phân lớp:  Phân lớp tng ứng 0 s 1 p 2 d 3 f 3.2.2 Số lượng tử từ ml • Nhận giá trị từ: -l,…, 0,…+l • Xác định độ dài đường chéo của momen động lượng trên trục z: h Mz = m× 2π • Số lượng tử từ ml cho biết số orbital có trong một phân lớp 3.2.4 Số lượng tử spin ms • Cho ta biết định hướng electron trong orbital • Quy ước như sau: ms = +1/ 2 ↑... lượng tử spin ms • Cho ta biết định hướng electron trong orbital • Quy ước như sau: ms = +1/ 2 ↑ ms = -1/ 2 ↓ 3.3 Hình dạng mây electron • Dựa vào kết quả phương trình sóng Schrodinger và của pt |(x, y, z)| 2dxdydz ta có hình dạng và sự định hướng của mây electron như sau: 4 Nguyên tử nhiều electron 4 .1 Điện tích hiệu dụng (Z*) Điện tích hiệu dụng là điện tích tác dụng thực sự của nhân và electron đang... ∞ −∞ 2 ϕ ( x, y, z ) dxdydz = 1 2.2.2 Phương trình Schrodinger • Schrodinger thiết lập phương trình vi phân của hàm đối với hạt mô chuyển động trong trường thế U 8π 2 m ∆ϕ + ( E − U )ϕ = 0 2 h δ2 δ2 δ2 ∆= 2 + 2 + 2 Trong đó: δx δy δz E: năng lượng toàn phần của hạt U: thế năng của hạt m: khối lượng của hạt h: hằng số Plank (toán tử Laplace) 3 Nguyên tử có một electron 3 .1 Phương trình Schrodinger cho... nguyên tử trong cùng một chu kỳ Trong cùng một chu kỳ, khi đi từ trái sang phải BKNT của các nguyên tố giảm dần Lưu ý: •Các nguyên tố nhóm A giảm đều đặn •Các nguyên tố nhóm B giảm chậm và không đều 3 .1. 3 Sự biến đổi của BKNT trong cùng một nhóm Trong cùng một nhóm, khi đi từ trên xuống dưới BKNT của các nguyên tố tăng dần Lưu ý: •Các nguyên tố nhóm A tăng đều •Nhóm B: chu kỳ 4-5 tăng nhẹ; chu kỳ 5, . từ : 0, 1, 2, , (n -1) (Ứng với 1 giá trị n sẽ có n giá trị ) • Xác định độ lớn momen động lượng bởi công thức: • Mỗi giá trị tương ứng với một phân lớp:  π 2 )1( h M ×+= →  Giá trị 0 1 2 3 Phân. 3 (n ≤ 7) • Xác định năng lượng electron: 3.2 .1 Số lượng tử chính n 22 4 2 1 8 1 nh me E n ××−= ε Mỗi một giá trị n lập nên một lớp electron. n 1 2 3 4 5 6 7 Lớp tương ứng K L M N O P Q n càng. +1) Lớp vỏ electron: gồm các electron mang điện tích âm (quy ước +1) Lớp vỏ electron quyết định tính chất hoá học của nguyên tử. II. Lớp vỏ electron 1. Thuyết cấu tạo nguyên tử của Bohr 1. 1