Bài giảng hóa học đại cương (đại học thủy lợi)

CHƯƠNG – CẤU TẠO NGUYÊN TỬ Đặt vấn đề: Cấu tạo nguyên tử vấn đề hóa học Nội dung chương • Quan điểm Rutherford; Bohr cấu tạo nguyên tử • Quan điểm học lượng tử cấu tạo nguyên tử • Obitan nguyên tử A Lý thuyết Rutherford cấu tạo nguyên tử 7.1 Mẫu hành tinh nguyên tử Rutherford • Ngun tử có cấu tạo rỗng • Hạt nhân gồm proton mang điện tích dương nơtron khơng mang điện • Electron chuyển động xung quanh hạt nhân mang điện tích âm Nguyên tử trung hòa điện Nhận xét mẫu hành tinh ngun tử • Ưu điểm – Giải thích tính trung hịa điện ngun tử – Giải thích cấu tạo rỗng ngun tử • Nhược điểm – Mơ hình chưa bền vững xét đến khả xạ electron – Chưa giải thích quang phổ vạch nguyên tử B Lý thuyết Bohr cấu tạo nguyên tử 7.2 Bức xạ điện từ • Bức xạ điện từ: Ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại, tia tử ngoại, vi sóng, sóng radio, tia X, tia γ • Bản chất xạ điện từ: dạng sóng (hay dao động) điện từ trường vng góc với Các đặc trưng xạ • Bước sóng (λ): khoảng cách hai đỉnh sóng liên tiếp (m, nm) • Tần số (ν): số dao động sóng điểm cho trước đơn vị thời gian (Đơn vị: s-1 = Hz) • Biên độ sóng độ lệch cực đại dao động sóng so với vị trí cân • Điểm có biên độ 0: điểm nút c=λ×ν (7.1) Tốc độ sóng (m.s-1) = bước sóng λ (m) × tần số ν (s-1) c = 2,99792458 × 108 m/s Ví dụ: Tính tần số ánh sáng da cam biết λ ánh sáng = 625nm −1 2,998 ×10 m.s 14 = 4,80 × 10 s ν= = −9 1×10 m λ 625nm × 1nm c −1 7.3 Thuyết lượng tử lượng Planck a Nội dung (M.Planck, 1900): “Bức xạ điện từ hấp thụ phát xạ dạng lượng gián đoạn gọi lượng tử lượng” b Phương trình Planck: E = hν (7.2) Trong đó: E - lượng xạ (J) h - số Planck h = 6,6260693×10-34J.s ν - tần số (1/s) Từ công thức 7.1 7.2: E = h.v = hc λ Bài tập: Ánh sáng đỏ có λ = 685 nm Tính lượng photon, mol photon ánh sáng ? Lời giải: 685nm×10-9 m/nm = 6,85×10-7 m 2,998 × 108 m.s −1 14 −1 = 4,38 × 10 s ν= = −7 λ 6,85 × 10 m c E photon = hν = (6,626×1034J.s/photon)(4,38×1014s-1) -19 = 2,90×10 J/photon E mol photon = NA E photon = (2,90×10-19J/photon) (6,022×1023photon/mol) = 1,75×105 J/mol 7.4 Mơ hình ngun tử H Bohr a Các tiên đề Bohr “Electron chuyển động quỹ đạo định, lượng e khơng đổi” ⇒ “ Trên quĩ đạo đó, electron khơng phát xạ hay hấp thụ lượng ” Mức lượng: lượng electron quỹ đạo thứ n nguyên tử H (En): Rhc En = − n (J/nguyên tử) (7.4) 10 C Một số tính chất nguyên tố bảng HTTH 23 8.7 Các tính chất nguyên tử biến đổi tuần hồn a Tính kim loại phi kim Tăng dần tính kim loại Tăng dần tính phi kim 1A 2A 8A 3A 3B 1B 2B Phi kim Kim loại chuyển tiếp Kim loại 24 b Bán kính nguyên tử „ Giảm dần chu kì, tăng dần nhóm: ⇒ 77 pm 25 c Năng lượng ion hóa „ Năng lượng ion hóa: lượng cần thiết để tách electron khỏi nguyên tử pha khí (kí hiệu IE) … IE2 > IE1 „ IE tăng dần chu kì, giảm dần nhóm 26 Ví dụ „ „ Năng lượng ion hóa thứ nhất, IE1 = 738 kJ/mol Mg (k) → Mg+ (k) + e1s22s22p63s2 1s22s22p63s1 Năng lượng ion hóa thứ hai, IE2 = 1451 kJ/mol Mg+ (k) → Mg2+ (k) + e1s22s22p63s1 1s22s22p6 27 Xu hướng tuần hoàn 28 d Ái lực electron „ Ái lực electron: lượng trình nguyên tử pha khí nhận thêm electron (kí hiệu EA) Ví dụ: Cl (k) + e- (k) → Cl- (k) EA = - 349 kJ/mol „ EA giảm dần chu kì, tăng dần nhóm 29 Xu hướng giảm dần EA Xu hướng tăng dần EA 30 e Kích thước ion • Kích thước cation: giảm so với nguyên tử ban đầu 31 e Kích thước ion Kích thước anion: tăng so với nguyên tử ban đầu ⇒ 32 e Kích thước ion • Xu hướng tuần hồn: - Trong nhóm: Có xu hướng tương tự xu hướng kích thước nguyên tử 33 Ví dụ: Sự biến đổi tuần hoàn So sánh ba nguyên tố: C, O Si: (a) Thứ tự tăng dần bán kính nguyên tử chúng (b) Nguyên tố có lượng ion hóa lớn nhất? (c) Nguyên tố có lực electron âm hơn, O hay C? (a) O < C < Si (b) Si < C < O (c) O âm C 34 8.8 Sự biến đổi tuần hồn tính chất hóa học • Sự biến đổi tuần hồn tính chất hóa học có tuần hồn cấu tạo lớp electron ngồi • Cấu tạo lớp vỏ electron phù hợp với tính chất hóa học ngun tố 35 Tổng kết • Ý nghĩa ms từ tính vật chất • Các ngun lý qui tắc phân bố electron • Các qui luật bảng hệ thống tuần hoàn 36 Một số dạng tập 37 ... CHƯƠNG CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ VÀ TÍNH TUẦN HỒN HĨA HỌC Giảng viên: TS Vũ Đức Tồn Bộ mơn Hóa, Khoa Mơi trường Đặt vấn đề Câu chuyện hóa học: ⇒ Bảng HTTH Mendeleev • ⇒ Lí bảng HTTH lại xếp ?... điển cấu tạo ngun tử: Bohr • Mơ hình ngun tử H • Thuyết Bohr phổ phát xạ ngun tử • Lí thuyết đại: học lượng tử Nền tảng lí thuyết dựa thành cơng • Thuyết lượng tử lượng Plank • Lưỡng tính sóng... Nhược điểm • Mơ hình Bohr xác với ngun tử ion có e H, He+ • Độc đốn tiên đề 13 Phần C Quan điểm học lượng tử cấu tạo ngun tử 7.5 Lưỡng tính sóng hạt ánh sáng • Tính chất ánh sáng: Tính chất sóng: