Khái niệm học nguyên lượng Khái niệm học nguyên lượng Bởi: Trương Văn Tám Ta biết vật chất cấu tạo từ nguyên tử (đó thành phần nhỏ nguyên tố mà giữ nguyên tính chất nguyên tố đó) Theo mô hình nhà vật lý Anh Rutherford (1871-1937), nguyên tử gồm có nhân mang điện tích dương (Proton mang điện tích dương Neutron trung hoà điện) số điện tử (electron) mang điện tích âm chuyển động chung quanh nhân chịu tác động lực hút nhân Nguyên tử luôn trung hòa điện tích, số electron quay chung quanh nhân số proton chứa nhân - điện tích proton điện tích electron trái dấu) Điện tích electron -1,602.10-19Coulomb, điều có nghĩa để có Coulomb điện tích phải có 6,242.1018 electron điện tích điện tử đo trực tiếp khối lượng điện tử đo trực tiếp Tuy nhiên, người ta đo tỉ số điện tích khối lượng (e/m), từ suy khối lượng điện tử là: mo=9,1.10-31Kg Đó khối lượng điện tử chuyển động với vận tốc nhỏ so với vận tốc ánh sáng (c=3.108m/s) Khi vận tốc điện tử tăng lên, khối lượng điện tử tính theo công thức Lorentz-Einstein: Mỗi điện tử chuyển động đường tròn chịu gia tốc xuyên tâm Theo thuyết điện từ chuyển động có gia tốc, điện tử phải phát lượng Sự lượng làm cho quỹ đạo điện tử nhỏ dần sau thời gian ngắn, điện tử rơi vào nhân Nhưng thực tế, hệ thống hệ thống bền theo thời gian Do đó, giả thuyết Rutherford không đứng vững 1/4 Khái niệm học nguyên lượng Nhà vật lý học Đan Mạch Niels Bohr (1885- 1962) bổ túc giả thuyết sau: Có quỹ đạo đặt biệt, điện tử di chuyển mà không phát lượng Tương ứng với quỹ đạo có mức lượng định Ta có quỹ đạo dừng Khi điện tử di chuyển từ quỹ đạo tương ứng với mức lượng w1 sang quỹ đạo khác tương ứng với mức lượng w2 có tượng xạ hay hấp thu lượng Tần số xạ (hay hấp thu) là: Trong đó, h=6,62.10-34 J.s (hằng số Planck) Trong quỹ đạo dừng, moment động lượng điện tử bội số Moment động lượng: Hình Với giả thuyết trên, người ta dự đoán mức lượng nguyên tử hydro giải thích quang phổ vạch Hydro, không giải thích nguyên tử có nhiều điện tử Nhận thấy đối tính sóng hạt, Louis de Broglie (Nhà vật lý học Pháp) cho liên kết hạt điện khối lượng m, h chuyển động với vận tốc v bước sóng λ = mv 2/4 Khái niệm học nguyên lượng Tổng hợp tất giả thuyết môn học nguyên lượng, giải thích tượng quan sát cấp nguyên tử Phương trình môn học nguyên lượng phương trình Schrodinger viết sau: ? toán tử Laplacien E: lượng toàn phần U: (E-U): động φ hàm số gọi hàm số sóng Hàm số xác định xác suất tìm thấy hạt điện miền không gian khảo sát Trong giải phương trình Schrodinger để tìm lượng điện tử nguyên tử nhất, người ta thấy trạng thái lượng electron phụ thuộc vào số nguyên gọi số nguyên lượng: Số nguyên lượng xuyên tâm: (Số nguyên lượng chính) Xác định kích thước quỹ đạo n=1,2,3,…7 Số nguyên lượng phương vị: (Số nguyên lượng phụ) Xác định hình thể quỹ đạo l=1,2,3,…,n-1 Số nguyên lượng từ: Xác định phương hướng quỹ đạo ml=0,±1, …, μ l Số nguyên lượng Spin: Xác định chiều quay electron ms=+ 12 - 12 3/4 Khái niệm học nguyên lượng Trong hệ thống gồm nhiều nguyên tử, số nguyên lượng tuân theo nguyên lý ngoại trừ Pauli Nguyên lý cho rằng: hệ thống có trạng thái nguyên lượng giống nhau, nghĩa có hai điện tử có số nguyên lượng hoàn toàn giống 4/4 ... ms=+ 12 - 12 3/4 Khái niệm học nguyên lượng Trong hệ thống gồm nhiều nguyên tử, số nguyên lượng tuân theo nguyên lý ngoại trừ Pauli Nguyên lý cho rằng: hệ thống có trạng thái nguyên lượng giống nhau,... Schrodinger để tìm lượng điện tử nguyên tử nhất, người ta thấy trạng thái lượng electron phụ thuộc vào số nguyên gọi số nguyên lượng: Số nguyên lượng xuyên tâm: (Số nguyên lượng chính) Xác định... Broglie (Nhà vật lý học Pháp) cho liên kết hạt điện khối lượng m, h chuyển động với vận tốc v bước sóng λ = mv 2/4 Khái niệm học nguyên lượng Tổng hợp tất giả thuyết môn học nguyên lượng, giải thích