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 TÓM TẮT I. NGUYÊN TỬ VÀ QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ 1. Nguyên tử 2. Quang phổ nguyên tử
Chƣơng II CẤU TẠO NGUYÊN TỬ Giảng viên: Nguyễn Minh Kha 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 I NGUYÊN TỬ VÀ QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ Nguyên tử Quang phổ ngun tử Ngun tử Tên Ký hiệu Khối lượng (kg) đvklnt Điện tích (C) Tương đối đ/v e Điện tử 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 Quang phổ nguyên tử Quang phổ liên tục ánh sáng trắng Quang phổ vạch (Line Spectra) Quang phổ phát xạ ngtử (atomic emission spectra) Dãy Lyman => Tử ngoại (ultraviolet) n > ==> n = Dãy Balmer => Khả kiến (visible light) n > ==> n = Dãy Paschen => Hồng ngoại (infrared) n > ==> n = II SƠ LƢỢC VỀ CÁC THUYẾT CẤU TẠO NGUYÊN TỬ Thuyết cấu tạo nguyên tử John Dalton (1803) Thuyết cấu tạo nguyên tử Thompson (1898) Mẫu hành tinh nguyên tử Rutherford (1911) Mẫu nguyên tử theo Bohr (1913) Mẫu nguyên tử Sommerfeld BA TIÊN ĐỀ CỦA BOHR Electron quay quanh nhân quỹ đạo tròn đồng tâm xác định, gọi quỹ đạo bền mvr = nh/2 Khi quay quỹ đạo bền electron không xạ (không lƣợng) Năng lƣợng đƣợc phát hay hấp thụ electron chuyển từ quỹ đạo bền sang quỹ đạo bền khác: E = | Et - Ec | = h Niels Bohr ƢU ĐIỂM CỦA THUYẾT BORH Áp dụng cho hệ ng tử có 1electron, gần cho ng tử nhiều electron Tính bán kính quỹ đạo, lƣợng, tốc độ electron quỹ đạo bền Xác minh tính lƣợng tử hóa lƣợng electron En = –13,6Z22 /n42 [eV] c 2 me 1 E h h Z 2 n h2 n c t Giải thích đƣợc quang phổ vạch ng tử Ví dụ tính số cân Xét phản ứng: Ce4 Fe2 Ce3 Fe3 Được tạo thành bán phản ứng sau o=1.700V o=0.767V Ce 4 e Ce3 3 2 Fe e Fe Vì o cerium lớn nên chất Oxy hoá Ta coù E - 1.700 - (0.767) o o o Trong nguyên tố galvanic có: 3 3 RT [Fe ][Ce ] E - - - ln nF [Fe2 ][Ce 4 ] Tại cân bằng, E = vaø: 3 3 RT [Fe ][Ce ] o o o - ln 05916 log K , 25 C 2 4 F [Fe ][Ce ] K 1016 CHIỀU CỦA QUÁ TRÌNH O – K Xét cặp O-K: Ox1/Kh1 , Ox2/Kh2 Kh1 Ox1 + ne , 1 Kh2 Ox2 + ne , 2 Khi trộn cặp này, có phản ứng: Kh1 + Ox2 Ox1 + Kh2 Phản ứng xảy theo chiều thuận khi: G nFE / nF 1 1 Quy tắc xét chiều phản ứng: “Phản ứng O – K xảy theo chiều dạng Ox cặp O – K có lớn Ox dạng Kh cặp O – K có nhỏ hơn” Thực tế dùng 0 để xét Nhưng 0+ - 0- bé phải tính toán SỰ ĐIỆN PHÂN ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LY TRONG NƯỚC Đònh nghóa: Sự điện phân trình O – K xảy bề mặt điện cực cho dòng điện chiều qua dung dòch chất điện ly qua chất điện ly nóng chảy có làm theo biến đổi nhiệt thành hóa Ở ta xét trình điện phân dung dòch chất điện ly nước Các trình Cathode Ở dạng Ox cation kim loại hydro dung dòch chất điện ly Ta cần so sánh điện cực kim loại hydro H2 = -0.059pH = -0.059x7 = -0.41 V Tức điều kiện trung tính, H2 = -0.41 V Nếu kl > H2 kim loại kết tủa: Phần cuối dãy Nếu kl > H2 H2 : Phần đầu dãy Trong môi trường acid: 2H+ + 2e H2 Trong môi trường trung tính hay base: 2H2O + 2e H2 + 2OHNếu kl -0.41 tùy vào nồng độ điều kiện tiến hành (khoảng dãy) Các trình anode Dạng khử anion, gốc axit OH- dung dòch, tùy theo vật liệu, điện cực bò ăn mòn: Có anod trơ (graphit, platin….) anod tan (Ni… ) Anode tan Hoặc anode phóng điện, hòa tan anode Nếu kim loại anode có nhỏ cặp O – K anode bò hòa tan M –ne M+n Ngược lại A- OH- bò oxy hóa Anode trơ Khả cho electron theo thứ tự: Anion không chứa Oxy: I-, Br-, Cl-, S-2… Kế đến OH- 4OH- – 4e O2 + 2H2O (môi trường kiềm) 2H2O – 4e O2 + 4H+ (môi trường acid hay trung tính) Anion chứa Oxy: SO4-2, MnO4-, SO3-2… Một số ví dụ Điện phân CuCl2, anode trơ Cu 2 Cathode Anode / Cu Cu 0.337 0.41 2 2e Cu 2Cl 2e Cl Điện phân dung dòch K2SO4 với anod trơ K / K 2.924 0.41 H+ bò khử Cathode: 4H 2O 4e 4OH 2H K OH KOH Anode: SO4- khoâng bò Ox, nước (OH-) bò Ox 2H 2O 4e 4H O2 2H SO24 H SO4 Hay nói khác trình điện phân nước Điện phân dung dòch nước NiSO4 với anod Ni tan Ni 0.25 0.41 Nhưng NiSO4 tồn môi trường acid, nên: 2 / Ni 2H O O 4H 4e, 1.228 Do đó, cathode Ni 2e Ni 2 Vaø anode Ni 2e Ni 2 Ni 2 SO42 NiSO4 Thế phân giải Thế phân giải hiệu tối thiểu cần thiết để tiến hành trình điện phân cho Ký hiệu: Ep Nói chung với hệ T – N Ep sức điện động nguyên tố galvanic tạo thành từ sản phẩm điện phân Hiệu số phân giải sức điện động nguyên tố galvanic tương ứng phản ứng nghòch gọi điện phân: 0 = Ep - E Đònh luật Faraday Lượng chất tạo thành hay hòa tan điện cực điện phân tỉ lệ thuận với lượng điện qua chất điện ly Những lượng điện tạo thành hay hòa tan điện cực điện phân đương lượng chất Michael Faraday Công thức cho đònh luật m = (AIt)/(nF) hay m = (ĐAq)/F F: Hằng số Faraday 96500 (coulomb) m: khối lượng chất điện phân ĐA: Đương lượng gam A A: Nguyên tử gam A n: Hóa trò chất biến đổi I: Cường độ dòng điện (Ampe) t: Thời gian điện phân (sec) ... 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 I NGUYÊN TỬ VÀ QUANG PHỔ NGUYÊN... TỬ Thuyết cấu tạo nguyên tử John Dalton (1803) Thuyết cấu tạo nguyên tử Thompson (1898) Mẫu hành tinh nguyên tử Rutherford (1911) Mẫu nguyên tử theo Bohr (1913) Mẫu nguyên tử Sommerfeld BA TIÊN... NGUYÊN TỬ Nguyên tử Quang phổ ngun tử Ngun tử Tên Ký hiệu Khối lượng (kg) đvklnt Điện tích (C) Tương đối đ/v e Điện tử e 9,1095.10-31 5,4858.10-4 –1,6 021 9.10-19 –1 Proton p 1,6 726 .10 -27 1,00 727 6