Hóa đại cương HDCB CHUONG 2

KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM CHƯƠNG CẤU TẠO NGUYÊN TỬ • 2.1 ĐIỆN TỬ KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM • 2.2 Hạt nhân KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM • 2.3 Sự lượng tử hóa lượng KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM • 2.4 Lưỡng tính sóng hạt hạt bản,nguyên lý bất định Heizenberg KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM 2.5 Mơ hình ngun tử Borh • Nguyên tử gồm hạt nhân điện tử kết hợp giống thái dương hệ • Khi quay quanh hạt nhân, điện tử khơng phát xạ sóng điện từ ? • Moment động lượng bị lượng tử hóa: mvr = nh/2π • Khi thay đổi quỹ đạo, điện tử phát lượng dạng xạ có tần số xác định bởi: E = hν = E(quỹ đạo cao) – E(quỹ đọa thấp) • Năng lượng điện tử E = - (2,18.10 – 18).Z/n2 (n=1,2, ) KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM 2.5 Mơ hình ngun tử Borh • Dãy Balmer: E(3 – 6) – E2 (vùng thấy được) • Dãy Lyman: E(2 – 5) – E1 (vùng tử ngoại) • Dãy Paschen: E(3 – 6) – E2 (vùng hồng ngoại) • Dãy Brackett, Pfund (vùng sóng radio) • Mơ hình chứa nhiều mâu thuẫn, khơng giải thích quang phổ ngun tử heli nguyên tử nhiều điện tử khác KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM 2.6 Phương trình sóng Schrưdinger (1926) • Theo Schrưdinger (Áo) khơng thể bỏ qua chất sóng electron  dùng hàm sóng để mơ tả trạng thái electron h  2  2  2  (   )  V ( x, y , z )  E 8 m x y z H   E • Giải phương trình Schrưdinger tìm hàm sóng ψ lượng E thỏa mản phương trình KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM • Lời giải phương trình Schrưdinger (phương trình vi phân) nhiều hàm sóng khác tương ứng với giá trị lượng khác Mỗi hàm sóng lượng tương ứng xác định trạng thái lượng electron • Phương trình Schrưdinger ngun tử hydro giải xác Kết thu mức lượng giống mơ hình Borh Z 2e4me E ( n  1,2,3, ) 2 8 0n h • Electron khơng có quỹ đạo xác định mà chuyển động orbital xác định hàm sóng ψ KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM • • • • • • 2.7 Hàm sóng Ψ (x,y,z) hàm số đơn trị liên tục Ψ (x,y,z)= 0: electron điểm x,y,z Ψ(x,y,z) lớn, mật độ electron cao  ψ2 (x,y,z) biểu diễn mật độ electron điểm (x,y,z) ψ2 (x,y,z).dv =Xác suất tìm thấy electron khơng gian dv • Xác suất tìm thấy electron tồn khơng gian 1( ln tìm thấy electron)  •    dv   KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM • 2.8 Các số lượng tử • Hàm sóng Ψ (x,y,z) thường viết tọa độ cầu có dạng sau:    ( r,  ,  )  Rn ,l ( r )Yl ,m ( ,  ) • Các số n, l, m tham số nguyên xuất cách tự nhiên giải phương trình sóng • Các tham số xác định hoàn toàn orbital gọi số lượng tử KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM 2.8.3 Số lượng tử từ ml • Xuất lượng tử hóa hình chiếu moment động lượng L lên trục Z • ml = -l, -l+1, -l+2,…0, …l-2, l-1, l • ml đặc trưng cho định hướng không gian orbital • Ví dụ n,l,m = 2,1,(-1,0,+1) tương ứng với orbital 2p (x,y,z) • n,l,m = 3,2,(-2,-1,0,1,2) tương ứng với orbital 3dz2, 3dx2-y2,3dxy,3dxz,3dyz KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM 2.8.4 Số lượng tử spin ms • Liên quan đến moment động lượng riêng electron • ms có hai giá trị +1/2 -1/2 • ms khơng xuất hàm sóng Đặc trưng cho tính chất riêng electron phát thực nghiệm cho nguyên tử hydro qua từ trường không tách hai loại khác nhau, ứng với electron có ms =1/2 (spin up) ứng với electron có ms= -1/2 (spin down) KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM 2.9 Orbital • Định nghĩa cách chặt chẽ: orbital hàm sóng mơ tả trạng thái electron • Hàm sóng biểu diễn vùng không gian mà electron chuyển động  người ta quen gọi kích thước hình dạng orbital (của hàm số?) • Hình dạng orbital xác định bề mặt đẳng trị hàm sóng mà bên bề mặt xác suất tìm thấy electron 90% • Mỗi mức lượng  hàm sóng tương ứng  orbital tương ứng với hình dạng kích thước xác định đặc trưng số lượng tử n,l,ml KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM • Orbital s KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM • Orbital p KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM • Orbital d KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM • Orbital f KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM • Orbital f KHOA KTHH - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM 2.10 Cấu trúc electron nguyên tử nhiều electron • Nguyên tử nhiều electron có đặc điểm: • Các electron đẩy lẫn  hiệu ứng chắn • Điện tích hạt nhân tăng  hiệu ứng xâm nhập • Xuất phân lớp lượng 2s