Bài giảng môn học Hóa đại cương: Chương 2 - Huỳnh Kỳ Phương Hạ

Bài giảng Hóa đại cương - Chương 2: Nguyên tử và quang phổ nguyên tử cung cấp cho người học các kiến thức: Phổ điện từ, theo Rutherford, cấu tạo nguyên tử theo quan niệm hiện đại của cơ học lượng tử,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

CHƯƠNGII NGUYÊN TỬ VÀ QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Phổ điện từ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chuyển dịch electron nguyên tử Hydro Lyman series => Tử ngoại (ultraviolet) n > ==> n = Balmer series => Khả kiến (visible light) n > ==> n = Paschen series => Hồng ngoại (infrared) n > ==> n = CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Một số thuyết cấu tạo nguyên tử cổ điển  Thuyết cấu tạo nguyên tử John Dalton (1803) Định đề  Một nguyên tố cấu tạo từ hạt cực nhỏ gọi nguyên tử  Tất nguyên tử nguyên tố có tính chất hóa học CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Định đề  Các nguyên tử nguyên tố khác khác tính chất CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Định đề  Các hợp chất tạo thành nguyên tử hay nhiều nguyên tố kết hợp với  Trong hợp chất, số nguyên tử loại số xác định Định đề  Trong phản ứng hóa học thông thường, nguyên tử biến hay thay đổi thành nguyên tử nguyên tố khác  Các phản ứng hoá học bao gồm trao đổi hay kết hợp nguyên tử CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Thuyết cấu tạo nguyên tử Joseph John Thompson (1897)  Không John Dalton, Thomson nhận thấy nguyên tử hạt “không thể chia nhỏ”  Ông phát nguyên tử gồm hạt nhỏ tích điện âm (electron) điện dương CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  Từ ông đưa mô hình: Nguyên tử gồm điện tích (+) phân bố đồng toàn thể tích nguyên tử e chuyển động điện tích dương  Mô hình nguyên tử Thompson CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Thuyết cấu tạo nguyên tử Ernest Rutherford  Vào năm 1908 đến 1911, Ernest Rutherford, học trò Thompson, phát triển thuyết cấu tạo nguyên tử Thompson sửa chỗ sai cấu trúc nguyên tử CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Theo Rutherford  Nguyên tử cấu tạo chủ yếu khoảng trống  Tổng điện tích dương hầu hết khối lượng nguyên tử tập trung hạt nhân  Các electron nằm đám mây electron quay xung quanh hạt nhân  Các hạt tích điện dương hạt nhân gọi proton Proton tích điện trái dấu cường độ với electron CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Orbital 4fxyz ứng với n=4, l=3, and ml=-2 lobe cố vị đỉnh hình lập phương, với lobe lobe mặt xy (đối xứng) mặt node giới hạn trục x, y, z CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  Orbital 4f5yz2 - yr2 ứng với n=4, l=3, ml =-1 lobe nằm đỉnh hình lục giác mặt yz, với cặp lobe dọc theo trục x mặt node cắt lobe chứa trục y CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  Orbital 4f5z3 - 3zr2 ứng với n=4, l=3, ml=0 lobe phân bố trục z, đám mây hình bát (bowlshaped) phân bố mặt xy Các mặt node mặt xy mặt hình nón cắt hạt nhân qua đáy bát lobe CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  Orbital 4f5xz2 - 3xr2 ứng với n=4, l=3, ml=+1 lobe nằm đỉnh hình lục giác mặt xz, cặp lobe trục n Sơn cơng chúa mặt node qua node chứa trục x CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  Orbital 4fzx2 - zy2 ứng với n=4, l=3, and ml=+2 Nó dạng với orbital 4fxyz, đỉnh hình lập phương nằm mặt giới hạn x, y, z và mặt node chứa trục z, qua lobe CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  Orbital 4fx3 - 3xy2 ứng với n=4, l=3, ml=+3 Nó giống hệt orbital với ml=-3 ngoại trừ cặp lobe nằm dọc theo trục y thay truc x CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Trạng thái lượng electron nguyên tử nhiều electron Tìm hiểu điều để đưa quy luật xếp electron vào nguyên tử, từ biết công thức electron nguyên tử Kết nghiên cứu từ phương trình sóng Schrodinger cho thấy trạng thái electron phụ thuộc vào số lượng tử n, l, m s Tuy nhiên tương tác electron mà trạng thái lượng phụ thuộc vào n l Khi n tăng, khác biệt lượng mức phân mức trở nên nhỏ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Hai hiệu ứng quan trọng (nguyên tử nhiều electron)  Hiệu ứng chắn:  Gây electron bên chuyển động tạo nên chắn electron với hạt nhân, làm giảm lực hút hạt nhân với electron  Hiệu ứng chắn tăng số electron tăng (tức số z tăng) n, l tăng  Hiệu ứng xâm nhập:  Ngược lại với hiệu ứng chắn: Nó làm tăng lực hút hạt nhân với electron xâm nhập vào gần hạt nhân electron bị chắn Khả xâm nhập electron bên giảm theo chiều n, l tăng  Công thức electron theo thực nghiệm:  1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d… CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CÁC QUY LUẬT SẮP XẾP ELECTRON TRONG NGUYÊN TỬ NHIỀU ELECTRON  Nguyên lý vững bền  Các electron xếp vào nguyên tử từ mức lượng thấp đến mức lượng cao, mức lượng thấp bền vững  Các electron xếp từ mức n=1, sau đến n=2 Ở 2p có lượng lớn nên electron xếp vào 2s trước… CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  Nguyên lý loại trừ Pauli  Trong nguyên tử có electron có số lượng tử - Do đó, electron orbital phải có spin ngược  Ví dụ:  He có electron, nằm orbital 1s Số lượng tử n l ml s e1 0 1/2 e2 0 -1/2  ON coù electron có spin ngược gọi electron ghép đôi Còn electron ON gọi electron độc thân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  Số electron tối đa phân lớp  s : , p : , d : 10 , f : 14  Tức là:  Số electron phân lớp là: (2l + 1)  Số electron tối đa lớp là: 2n2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  Quy tắc Hund  Trạng thái bền nguyên tử ứng với xếp electron cho giới hạn phân mức lượng giá trị tuyệt đối tổng spin phải cực đại (hay số electron độc thân cực đại)  Mỗi electron biểu diễn mũi tên, orbital biểu diễn ô vuông  Ví dụ phân lớp d nguyên tố có electron, electron xếp sau: CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Quy tắc Kloskowski  Quy tắc  Sự xếp electron vào orbital nguyên tử (ON) điện tích hạt nhân nguyên tử tăng dần xảy theo thứ tự từ ON có tổng n + l nhỏ đến lớn  Ví dụ Có nguyên tử xếp electron  1s22s22p6 đến phân mức 3p hay 3s?  Orbital 3s có n=3, l= nên tổng n+l=3  Orbital 3p có n=3, l= nên tổng n+l=4 Vậy electron 2p6 xếp vào orbital 3s CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  Quy tắc  Sự xếp electron vào ON có tổng số n + l xảy theo hướng tăng dần giá trị n  Ví dụ: Cu có Z=21     1s22s22p63s23p64s2 đến phân mức 3d, 4p hay 5s? Orbital 3d có n=3, l= nên tổng n+l=5 Orbital 4p có n=4, l= nên tổng n+l=5 Orbital 5s có n=5, l= nên tổng n+l=5 Vậy electron xếp vào orbital 3d n nhỏ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Quy tắc thực nghiệm xếp electron n l (s) (p) (d) (f) 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 6f 7s 7p 7d 7f CuuDuongThanCong.com Trên mũi tên, orbital có tổng (n+l), từ xuống tổng (n+l) tăng từ đến 10 https://fb.com/tailieudientucntt ... h r 2 me (A0)  n: soá lượng tử chính, m: trọng lượng e m= 9.1x10 -2 8 g  e: giá trị tuyệt đối điện tích e=4.8x1 0-1 0 đơn vị tónh điện (Cm3/2g1/2s-1)  Từ r1= 0. 529 (A0)  r1:r2:r3 = 12: 22: 32 CuuDuongThanCong.com... quanh hạt nhân  Có (2l + 1) giá trị m giá trị m ứng với ocbitan nguyên tử Các giá trị m từ -1 +1  s coù orbital  p coù orbital (px, py, pz)  d coù orbital (dxy, dyz, dxz, dz2, dx2-y2) CuuDuongThanCong.com... and ml= -2 lobe cố vị đỉnh hình lập phương, với lobe lobe mặt xy (đối xứng) mặt node giới hạn trục x, y, vaø z CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  Orbital 4f5yz2 - yr2 ứng với