slide vê He nhieu electron

H nhi u electron (C u hình v V t lý n t - Ch n t c a nguyên t ) ng 3:H nhi u n t Ng i so n: Lê Tu n, PGS-TS    Cái s x y ra, n u có nhi u h n m t electron? m t h t nhân có n tích +2e s thu hút hai electron mang n tích d u hai electron đ y l n R t khó gi i xác ph c a th t ng tác ng trình Schrödinger tính ph c t p Có th hi u đ c k t qu th c nghi m mà không c n tính c th hàm sóng c a nguyên t nhi u electron b ng cách áp d ng u ki n biên quy t c l a ch n Hamiltonian c a nguyên t nhi u electrron đ c vi t d ng: S h ng sau cùng, v i rij  ri  r j bi u th t ng tác electron-electron, thành ph n gây s ph c t p nhi u nh t đ c x lý b ng ph ng pháp g n khác Trong phép g n tr ng trung tâm, ng i ta “chia” Hamiltonian thành hai ph n (s h ng th đ c coi r t bé) v i vi c đ a vào th “đ n electron” có đ i x ng c u Ui(ri): V nguyên t c, ta có th gi i ph ng trình Schrödinger b ng ph ng pháp nhi u lo n, coi s h ng th hai c a Hamiltonian đ nh , dùng hàm sóng gi đ nh ban đ u đó, r i tính l p đ xác đ nh E hàm sóng đ n đ xác yêu c u Nh ng toán v n BÀI TOÁN NHI U H T, th c t r t khó gi i Do đó, c n thêm ph ng pháp g n khác D a vào nguyên lý không phân bi t đ c h t lo i, hàm sóng c a t p h p electron nguyên t có th vi t d i d ng tích hàm sóng c a t ng electron Áp d ng g n Hatree đ đ a toán nhi u h t v toán m t h t, ta đ a vào th c a tr ng t h p Ui(r), nh “trung bình” t ng tác c a electron l i lên electron đ c xét Tr ng t h p đ c đ a vào ph ng trình Schrödinger v i s h ng đ u c a Hamiltonian, cho ta tr riêng E :và hàm riêng i (r): T ta tính xác h n đ c Ui(r), r i thay vào ph ng trình Schrödinger v i s h ng th hai c a Hamiltonian, ta tìm đ c ph n n ng l ng ng v i t ng tác Coulomb d C nh v y, dùng ph ng pháp nhi u lo n, có th tìm tr ng thái c a electron nguyên t Nguyên lý lo i tr Pauli hi u s li u quang ph nguyên t , Pauli (1900-1958) đ nguyên lý sau: Không th có hai electron m t nguyên t v i m t b s l ng t (n, , m , ms) Nguyên lý lo i tr Pauli áp d ng cho t t c lo i vi h t có spin bán nguyên, ngh a cho fermions; h t h t nhân nguyên t c electron, nh ng fermion C u hình l p v electron c a nguyên t , đó, b ng tu n hoàn đ c s p x p nh sau: 1) Các electron nguyên t có xu h ng chi m tr ng thái kh d có n ng l ng th p nh t 2) Nguyên lý lo i tr Pauli C u hình l p v electron c a nguyên t Hydrogen: (n, , m , ms) = (1, 0, 0, ±½) tr ng thái c b n Khi t tr ng ngoài, tr ng thái v i ms = ½ suy bi n tr ng thái v i ms = −½ Helium: Có b s l ng t (1, 0, 0, ½) cho electron th nh t (1, 0, 0, −½) cho electron l i Electrons có spin đ i song (ms = +½ and ms = −½), hay đ c g i k t c p spin Nguyên lý lo i tr Pauli đ c áp d ng S l ng t n= Ch = th ng có ký hi u b ng ch in hoa kèm Electrons for H and He atoms K L M N… are in the K shell H: 1s2 He: 1s1 or 1s n = shells (eg: K shell, L shell, etc.) – l p n = subshells (eg: 1s, 2p, 3d) - l p Có electron m i l p con? Nh r ng: = … ký hi u = s p d f g h … = 0, (tr ng thái s) có th có nhi u nh t electron = 1, (tr ng thái p) có th có nhi u nh t electron, c th Các giá tr th p có nhi u “qu đ o” ellip h n giá tr cao h n Electron v i giá tr cao h n b ch n nhi u h n nhìn t n tích h t nhân Electron v i giá tr l n h n n m v trí n ng l ng cao h n so v i giá tr nh h n đ B t đ u t n =4, s xen ph , l p 4s c n đ y s m h n l p 3d Nguyên lý Aufbau • • • • L L L L p s có giá tr kh p p có giá tr kh p d có giá tr kh p f có giá tr kh Ví d : nguyên t d c amđ d c amđ d c amđ d c a mđ ch ch ch ch a electron a electron a 10 electron a 14 electron Si 10 25 26 Quy t c tính toán giá tr moment đ ng l ng c a electron 27 Quy t c tính toán giá tr moment đ ng l ng c a electron (ti p) 28 Quy t c tính toán giá tr moment đ ng l ng c a electron (ti p) 29 C u hình l p v electron nguyên t 30 31 B ng tu n hoàn Mendeleev hi n đ i L p theo cách n đ y l p n t nguyên t C h c l ng t mô t nguyên t , tính ch t v t lý, hóa h c c a chúng c a phân t đ c t o nên đ t n n móng xây d ng m t chuyên ngành m i : HịA H C L NG T 32 Khí tr :  N m nhóm cu i c a B ng tu n hoàn nguyên t  Có l p p đ c n đ y (tr Helium)  Có t ng spin b ng n ng l ng ion hóa l n  Các nguyên t khí tr t ng tác y u v i Kim lo i ki m:  L p (hóa tr ) có electron s  D t o thành ion d ng v i n tích +1e  Nang l ng ion hóa th p  Có đ d n n t t Kim lo i ki m th :  Có electron s l p  Có kích th c (bán kính) nguyên t l n nh t  Có đ d n n cao 33 Halogens:  Thi u electron đ n đ y l p  T o thành liên k t ion m nh v i kim lo i ki m  Có c u hình n đ nh nh t l p p đ c n Kim lo i chuy n ti p:  Ba dãy nguyên t v i l p 3d, 4d, 5d đ c n  Các tính ch t ch y u đ c xác đ nh b i electron s, h n b i l p d đ c n đ y  Có electron l p d v i spin không k t c p  Vì l p d đ c n đ y, moment t , xu h ng đ nh h ng l i spin c a nguyên t c n k , b gi m 34 H Lanthanides (đ t hi m):  Có l p 6s2 đ c n đ y hoàn toàn  Gi ng nh l p 3d, electron l p 4f có electron không k t c p nên chúng t đ nh h ng l i  Giá tr moment đ ng l ng orbital l n đóng góp vào hi n t ng s t t m nh H Actinides:  Các l p bên s đ c n l p 7s2 đ c n đ y hoàn toàn  Khó thu đ c s li u hóa h c th c nghi m chúng có tính phóng x  Có chu k bán rã l n 35 Quang ph c a m t s nguyên t đ i di n nhóm B ng tu n hoàn Mendeleev 36 Hi u ng Zeeman b t th  Quan sát th y nh t v ch quang ph đ u  T tr ng Bext nguyên nhân b c suy bi n 2J+1 c a moment đ t ng c ng đ i v i electron m c n đ c xét t ng tác v i moment t Ph n đóng góp c a moment t  Moment t ng cách làm gi m ng l ng ng l ng .Bext orbital l ph thu c vào Ph n đóng góp c a moment t spin s  N u t tr ng Bext nh so v i t tr ng n i t i giá tr L, S bi n đ i nhanh quanh J, J xoay ch m theo Bext 37 Hi u Moment t ng Zeeman b t th ng (ti p) t ng c ng: – magnetron Bohr g – th a s Landé B  S l ng t t t ng c ng mj thay đ i t -J t i J  Bext chia m i tr ng thái J thành 2J+1 m c v i kho ng cách n ng l ng b ng E = V  i v i photon chuy n r i gi a m c n ng l ng t n t i quy t c ch n l a cho mj = 0, ± 1, nh ng chuy n ti p gi a m c có mj = b c m J = 38 39 [...]... c nghi m quang ph Hydrogen 20 Ví d : Quang ph Hellium 21 22 23 24 25 26 Quy t c tính toán các giá tr moment đ ng l ng c a electron 27 Quy t c tính toán các giá tr moment đ ng l ng c a electron (ti p) 28 Quy t c tính toán các giá tr moment đ ng l ng c a electron (ti p) 29 C u hình l p v electron các nguyên t 30 31 B ng tu n hoàn Mendeleev hi n đ i L p theo cách đi n đ y các l p đi n t trong nguyên t... (tr Helium)  Có t ng spin b ng 0 và n ng l ng ion hóa l n  Các nguyên t khí tr t ng tác y u v i nhau Kim lo i ki m:  L p con ngoài cùng (hóa tr ) có 1 electron s  D t o thành ion d ng v i đi n tích +1e  Nang l ng ion hóa th p  Có đ d n đi n khá t t Kim lo i ki m th :  Có 2 electron s l p con ngoài cùng  Có kích th c (bán kính) nguyên t l n nh t  Có đ d n đi n cao 33 Halogens:  Thi u 1 electron. .. ch y u đ c xác đ nh b i các electron s, h n là b i l p con d đ c đi n đ y  Có các electron l p d v i spin không k t c p  Vì l p con d đ c đi n đ y, các moment t , và xu h ng đ nh h ng l i spin c a các nguyên t c n k , b gi m đi 34 H Lanthanides (đ t hi m):  Có l p con ngoài cùng 6s2 đ c đi n đ y hoàn toàn  Gi ng nh trong l p con 3d, electron trong l p con 4f có các electron không k t c p nên chúng... th n ng c a đi n t cao h n (g n m c 0 h n) 15 i m 2 Quy t c Hund (ti p): Cùng đ b i, L c c đ i ng v i m c n ng l ng th p nh t B n ch t c a quy t c này n m ch n u các đi n t chuy n đ ng trên “qu đ o” theo cùng m t chi u (ngh a là t ng moment đ ng l ng orbital l n) thì chúng s ít g p nhau h n so v i tr ng h p các đi n t chuy n đ ng ng c chi u nhau Do đó, hi n t ng đ y nhau s y u h n m c trung bình n