slide bài giảng hóa đại cương cau tao nguyen tu compatibility mode

CHƯƠNGI NGUYÊN TỬ VÀ QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ Phổ điện từ Chuyển dịch electron nguyên tử Hidro Dãy Lyman => Tử ngoại (ultraviolet) n > ==> n = Dãy Balmer => Khả kiến (visible light) n > ==> n = Dãy Paschen series => Hồng ngoại (infrared) n > ==> n = Một số thuyết cấu tạo nguyên tử cổ điển Thuyết cấu tạo ngun tử John Dalton (1803) – Một nguyên tố cấu tạo từ hạt cực nhỏ gọi nguyên tử – Tất nguyên tử nguyên tố có tính chất hóa học 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 • Từ ông đưa mô hình: Nguyên tử gồm điện tích (+) phân bố đồng toàn thể tích nguyên tử e chuyển động điện tích dương Thuyết cấu tạo nguyên tử Ernest Rutherford • 1908-1911, Ernest Rutherford, phát triển thuyết cấu tạo nguyên tử Thompson sửa chỗ không hợp lý 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 proton • Năm 1932, James Chadwick phát thêm hạt thứ 3, gọi neutron, giúp cố định proton hạt nhân nguyên tử Thuyết cấu tạo nguyên tử Niels Bohr (1915) • Bohr đưa giả thuyết electron chiếm mức lượng khác nguyên tử • Khi ngun tử bị kích thích, electron nhảy lên mức lượng cao • Khi electron nhảy mức lượng đầu, lượng xác định giải phóng bước sóng định ánh sáng • Orbital 4f5yz2 - yr2 ứng với n=4, l=3, ml =-1 • Orbital 4f5z3 - 3zr2 ứng với n=4, l=3, ml=0 • Orbital 4f5xz2 - 3xr2 ứng với n=4, l=3, ml=+1 • Orbital 4fzx2 - zy2 ứng với n=4, l=3, and ml=+2 • Orbital 4fx3 - 3xy2 ứng với n=4, l=3, ml=+3 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 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 electron giảm n, l electron tăng – Các electron lớp chắn yếu – Electron bên chắn mạnh electron lớp bên – Electron bên chắn yếu electrong bên – Các phân lớp, lớp electron bão hịa, bán bão hịa có hiệu ứng chắn mạnh phân lớp, lớp electron chưa bão hòa Hai hiệu ứng quan trọng (nguyên tử nhiều electron) • 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… 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… • 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 • Số electron tối đa phân lớp là: s : , p : , d : 10 , f : 14 • Tức là: – Số electron phân lớp là: (2l + 1) – Số electron tối đa lớp là: 2n2 • 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:      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 • 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 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 Trên mũi tên, orbital có tổng (n+l), từ xuống tổng (n+l) tăng từ đến 10 ... dxy, dxz, dyz, dx2-y2, dz2 Orbital f • Hình dạng orbital f phức tạp thấy tài liệu tham khảo Hóa đại cương hữu tập trung vào nguyên tố nhẹ, orbital f xuất nguyên tố Ce (58 cerium) • Có orbital... 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... có mặt electron 90%” Các số lượng tử ý nghóa • Có số lượng tử để biểu thị trạng thái electron nguyên tử : Số lượng tử chính, ký hiệu n (Principal Quantum Number, số lớp electron) • Số lượng tử