5,6 hemija predavanje sa rudarsko-geoloskog fakulteta

7/14/2019 5,6 Hemija Predavanje sa rudarsko-geoloskog fakulteta

1/124

STRUKTURA ATOMA

460 370 pre nove ere, Grka

Demokrit ideja o atomima

ATOM

(na grkombeskrajno mali)

Prvijeizneomiljenjedajematerija izgradjena odsitnih estica koje jenazvao


2/124

(1808. godine)John Dalton

Daltonov model atoma


3/124

Daltonova atomska teorija

Avogadrova hipoteza omolekulama

Eksperimenti krajem 19. veka- atom ima svoju strukturu- atom je izgradjen od sitnijih estica

do sredine 19. veka


4/124

Grci - ilibarprivlai lagane predmete

16. vek Wiliams Gilbert: elektrini fenomen ilibar

BenjaminFranklin:

stakleni tap se naelektrie ako gaprovuemokroz svilenu tkaninu

naelektrisani tap od smole i

naelektrisani tap od staklase meusobno privlae

naelektrisani tapovi od staklase meusobnoodbijaju


5/124

Postoje dve vrste naelektrisanja

-pozitivno

-negativno


6/124

Charles Augustin Coulomba (Kulon)

rQ1 Q2

F =1

40r

Q1Q2r2

o dielektrina konsatnta

vakuma

r dielektrina konstantasredine

privlana sila izmedju dva suprotna naelektrisanja

+_

SI jedinica naelektrisanja je kulon [C] C je koliina naelektrisanjakoja u 1 sekundi prodje krozpresek provodnika kroz kojiteestruja od 1 A1C = 1A.s


7/124

Poetkom 19. veka H. Davy, J.J. Berzelius i M.Faraday- hemijska jedinjenja mogu se razloiti na elementarne

supstance pod uticajem elektrine struje- Veza izmedju koliine izdvojenog elementa i koliine

naelektrisanjaFaradej:

postoje estice koje su mnogo manje od atoma

-izdvajaju se iz atoma i negativno su naelektrisane- Za izdvajanje 1,008g vodonika - 96485 C


8/124

1,008 g vodonika (6,022 x 1023atoma) 96485C 96500 C

Potrebna koliina struje za 1 atom =96485/6,022x1023= 1,602x10-19 C

1891. g Stoney je predloio da se

elementarna estica naelektrisanja nazove

ELEKTRON


9/124

Joseph John Thomson (Engleski fiziar)

(dobitnik Nobelove nagrade za fiziku 1906. godine)

1897. godine - atomi mogu emitovatisnop malih negativnih estica -

elektron

Otkrie elektrona


10/124

Kako je Tomson doao do otkria elektrona?

Katodna cev

Katodni zraci
http://wilsonchemwiki.wikispaces.com/space/Notes/Unit%2002/Chapters%204%20&%2025/Thompson's%20experiment.mov


11/124

Katodni zraci:

- nastaju elektrinim pranjenjem kroz razredjenegasove

- nevidljivi za oveije oko

- izazivaju fluorescenciju (ZnS emituje svetlostkada katodni zraci padnu na zastor)

- skreu u elektrinom poljui magnetnom poljuKatodni zraci strujaELEKTRONA


12/124

Thompson-ov eksperiment -Prilikom proputanja struje kroz veoma razredjene

gasove u Crookesovoj cevi (p < 1 Pa) nastaju

nevidljivi zraci koji se ire od katode katodni zraci

Dejstvoelektrinogpolja

Dejstvomagnetnog

polja

F = E x e

F = B xv xe


13/124

elektrino polje magnetno poljeEe = Bve

brzina katodnih zraka = v= E/Bv= 5 x 107m/s (1/6 brzine svetlosti)

Thomson je odredio:

- brzinu kretanja katodnih zraka

- odnos naelektrisanja i mase (e/m)katodnih zraka(specifino naelektrisanje)


14/124

Specifino naelektrisanje elektrona

Elektron ima ili malu masu- ili ogromno naelektrisanje

Masa elektrona?

Naelektrisanje elektrona?


15/124

m

e

Specifino naelektrisanje

108 C/g Ne zavisi od katode i vrstegasa u cevi

=m

e v

Br

m

e

ev =mv2

r


16/124

1909. godine Miliken je odredio naelektrisanje

elektronau ogledu sa uljanim kapljicama

Naelektrisanje elektrona:

ta je Miliken radio?

odredio je brzinu padanjakapljica

brzina padanja zavisi odmase kapljica

izraunao je prenikkapljice jonizovao jemolekulegasa


17/124

Dobio je razliite vrednosti naelektrisanjaestica - celobrojni umnoak od 1,6 x10-19C

Zakljuak:

vrednost od 1,6 x10-19C najmanja je moguakoliina negativnog naelektrisanja i ona pripadajednom elektronu


18/124

Masa elektrona

m = =9.1094 x10-31kg1.60218 x10-19

C1.7589x1011Ckg-1

Naelektrisanje elektrona

e = 1,6x10-19C

specifino naelektrisanje elektrona

m = 9.1094 x10-31kg


19/124

Elektron je sastavni deo materije 1925. godine - okree se oko svoje ose

spin elektrona- Poseduje magnetni dipolni moment


20/124

OtkriePROTON

ATOM elektroneutralna estica

Elektron negativno naelektrisana estica

ta je pozitivno u atomu?

l


21/124

Kanalni zraci1886. godineGoldtajn (Goldstein)(nemaki fiziar)otkrio je kanalnezrake


22/124

Kanalni zraci:

Kanalni zraci koji se ire od anode i prolaze

kroz katodu koja je probuena u obliku kanala (kanalnizraci);

- Pozitivno naelektrisane estice (pozitivni zraci)

- e/m mnogo manje u odnosu na elektrone;- Masa kanalnih zraka je mnogo vea od mase elektrona;

-masa estica zavisi od prirode gasa koji se nalazi u cevi.


23/124

Ako je vodonik u cevi:

-estice kanalnih zraka imaju pozitivno naelektrisanjekoji jejednako, ali suprotno po znaku odnaelektrisanjaelektrona;

-Masa estice jednaka je masi vodonika;-Pozitivne estice su jezgra atoma vodonika koje jeRaderford nazvao PROTON (p);

protos prvi vodonik je prvi u Periodnom sistemu); Vodonikovatom sastoji se od protona kaojezgra ijednogelektrona.


24/124

Otkrie rendgenskih zraka iradioaktivnost

1895. god.

nemaki fiziar W. K. Rntgen

u Crookesovoj cevi otkrio jenevidljive zrake X zrake

Nobelova nagrada za fizikuWilhelm Conrad Rntgen


25/124

IZGLED RENDGENSKE CEVI


26/124

Osobine rendgenskih zraka:-Izazivaju fluorescenciju

- prolaze kroz materiju

- razelektriu elektroskop

-zacrne fotografsku plou

- talasna duina = 10-11 10-9m =

0,01 1 nm


27/124

1896. godineH. Bekerel zrake slinerendgenskim zracima emituje ruda i jedinjenjaurana

1898. god. MarijaKiri-Sklodovska (Marie CurieSklodowska) i PijerKiri (Pierre Curie) iz

uranove rude izolovali su:polonijum i radijumM. Kiri i P. Kiri su pojavu emitovanja X-zrakanazvaliradioaktivnost


28/124

PRIRODA RENDGENSKIH ZRAKA SKRETANJE UELEKTRINOM I MAGNETNOM POLJU

i


29/124

X - zraci

u magnetnom polju

- zraci- zraci

- zraci

-zraci (estice)-pozitivno naelektrisani, jezgra atomahemijuma(He2+)

-zraci (estice)- negativno naelektrisani (snopelektrona, e-)

-zraciidentini sa X-zracima (manje talasne duine)= 0,001 0,1 nm


30/124

Raderfordov model atoma

Nobelova nagrada za hemiju

Ernest Rutherford

Pozitivno naelektrisanje ravnomerno

rasporedjeno po celoj zapremini atoma

Pozitivno naelektrisanje neutralisanoelektronima koji se nalaze neravnomernorasporedjeni po zapremini atoma

Tomsonov model atoma


31/124

Na listi zlata usmerioje snop - estica

Posmatrao je pravacprolaska - zraka nafluorescentnom zastoru

RADERFORDOVEKSPERIMENAT

Tomsonov uenik Raderford: + i naelektrisanje u atomunije ravnomerno rasporedjeno


32/124

Raderford

- Kada bi atom bio vrst (po celoj zapremini) nijednaestica ne bi prola kroz metalni listi bez skretanja

- masa atoma metalnog listia nalazi se u vrlo malojzapremini atoma - JEZGRO ATOMA

- Priblino je odredio prenik atomskog jezgra ~10-12cm

prenik atoma ~ 10-8cm


33/124


34/124

Slika koja pokazuje odnos veliine atoma i jezgra


35/124

Raderfordov model atoma zakljuci Atom se sastoji od pozitivno naelektrisanogjezgra

Elektron krui oko jezgra kao planete oko

Sunca

Broj elektrona jednak je pozitivnom

naelektrisanjujezgraJezgro atoma vodonika ima jedan proton


36/124

Raderfordov model atoma

jezgro atoma

elektroni


37/124

Struktura atoma

John Dalton

J.J. Tomson

ErnestRutherford

S d fi i ij h ij k l t


38/124

Savremenadefinicija hemijskog elementa- Mozlijev zakon -

Henry Gwyn Jeffreys Moseley(1887-1915)

Rendgenska cev


39/124

ZAKLJUCI DO KOJIH JE DOAO MOZLIPRILIKOM EKSPERIMENTA:

Mozli je prouavao spektre X-zraka dobijenih iz

raznih izvora

Koristio je modifikovanu katodnu cev, antikatoda

je bila izradjena od razliitih materijala

Snimio je emisione spektre rendgenskih zraka za

pojedine elemente

Dve spektralne linije K i Kza svaki elemenat


40/124

Zavisnost K i Klinije od relativne atomske maseelementa


41/124

Linearna zavisnostkvadratnog korena frekvencije (= c/)od relativne atomske mase elementa (Ar)

M lij li i k l


42/124

1

= R . (Z-1)

Mozlijev linearni zakon elemenata

Z = Atomski(redni

broj)elementaR = konstanta

Linearna zavisnostkvadratnog korena frekvencije () (= c/)od rednog broja (Z)elementa (Z = Atomski broj)

1/= talasni broj


43/124

Svakom elementu pripisao jeZatomski broj linearna zavisnost

(linearni zakon elemenata)

1

= R . (Z-1)

c=

1

= R . (Z-1)2

R konstanta

Z atomski broj (redni broj)

- talasna duina emitovanogX-zraenja

ili


44/124

Redni broj (Z) = pozitivnom naelektrisanjujezgra odnosno broju protona(p)

Redni broj (Z) atomski brojRedni broj (Z) = broj protona u jezgru = broj elektrona

Hemijski elemenat je skup atoma sa istimnaelektrisanjem jezgra


45/124

NEUTRON

1886. Crookes atomi jednog te istog elementanemaju istu masu

1921. Soddy olovo u radioaktivnim rudama imamanju atomsku masu od olova u olovnim rudama

Raderford samo polovina mase jezgra potie od

protonaU jezgru postoje neutralne estice ija je masapriblina masi protona

IZOTOPI t i j d t i t l t


46/124

IZOTOPIsu atomi jednog te istog elementakoji u jezgru sadre isti broj protona arazliiti broj neutrona usled ega se razlikuju

po svojoj masi.(izos=isti, topos=mesto)

1932. edvik - potvrdio je postojanjeneutralnih estica uatomskom jezgru

- neutralna estica je neutron

- oznaka za neutron je (n)


47/124

Neutroni su:

- nenaelektrisane estice

- na njih ne deluje elektrino i magnetno polje- masa neutrona masi protona


48/124


49/124

Rutherfordprotoni 1919

James Chadwickneutroni 1932


50/124


51/124


52/124

Atomskiprenik 10-8cm prenik jezgra10-13cm

Struktura jezgra

estica Masa Naelektrisanjekg amu** Coulombs (e)Elektron (e-) 9.109x 10-31 0.000548 1.602 x 10-19 1Proton (p) 1.673 x 10-27 1.00073 +1.602 x 10-19 +1

Neutron(n) 1.675x 10-27

1.00087 0 0

1 = 10-8cm

**amu = univerzalna atomska masa estice

(Z) = broj protona u jezgru (nukleusu)


53/124

Atomski broj(Z) = broj protona u jezgru (nukleusu)Maseni broj(A) = broj protona+ broj neutrona(N)

= atomski broj(Z) + broj neutrona

A = Z + N

Izotopi su atomi jednog te istog elementa isti redniatomski) broj a razliit maseni broj, tj. isti broj protonaa razliit broj neutrona

XA

ZMaseni broj

Redni broj Simbol elementa


54/124

H11 H(D)

21 H(T)

31

U23592 U23892


55/124

Izraunati broj protona, neutrona i elektrona u C146

Z = 6

6 protona, 6 elektrona

A = 14;

A = Z + N

N = A Z = 14 - 6 = 88 neutrona

k


56/124

Otkrie izotopa

objanjenje zato relativne atomske mase nisuceli brojevi

Primer:

U prirodi kiseonik se javlja u obliku tri izotopa:

Ar %16O 15,99491 99,75917O 16,99913 0,03718O 17,99916 0,204

Izraunati Ar?Ar(O) = 0,99759.15,99491 + 0,00037.16,99913 +

0,00204.17,99916 =15,99937

Vrste radioaktivnih raspada


57/124

Vrste radioaktivnih raspadaPojava nestabilnosti jezgra naziva seRADIOAKTIVNOST. Transformacije koje trpe

radioaktivni izotopi zovu se RADIOAKTIVNIRASPADI.

Alfa raspad

Beta raspadi (beta minus, beta plus ielektronski zahvat)Spontana fisija (cepanje tekog jezgra na dvalaka)

Gama raspad

Alfa raspad


58/124

Alfa raspad

XAZ YA-4Z-2

YZ-1

+

YZ+1 XZ

He42

XZ

Beta minus raspad (- )

n p + e-+ antineutrino

-

3

H 3

He

-

Beta plus raspad (+ )

p n + e+

+ neutrino+

Primer: U23892

He42Th234

90+


59/124

Elektronski zahvat

n + e- n + neutrino

XAZ XAZ-1 N-1


60/124

Gama zraci


61/124

ELEKTRONSKASTRUKTURA ATOMA


62/124

RADERFORDOV MODEL ATOMA- Nedostaci modela-

- Raderfordov model u suprotnostisa tada poznatom terijomelektromagnetnog zraenja

-Raderfordov model atoma nije mogao reiti

problem linijskih spektara atoma vodonika

-U skladu sa Raderfordovim modelom atoma i

prema elektromagnetnoj teoriji atom vodonika bi

morao dati spektar svih talasnih duina, tj.kontinuirani spektar

Elektromagnetski spektar


63/124

Elektromagnetski spektar


64/124

Borov model atoma

Zasniva se na:1.Plankovoj kvantnoj teoriji

2. Ajntajnovoj teorijifotoelektrinog efekta

Reio je pitanje linijskih spektaraatoma

vodonika


65/124

Plankova kvantna teorija(Maks Plank)

Prema klasinoj teoriji o zraenju svaki molekulili atom moe primiti ili dati bilo koju koliinuenergije - kontinuirani spektar zraenja

Planck odbacuje pretpostavku da atom moeapsorbovati ili emitovati bilo koju koliinu

energije i uvodi pojam apsorpcije ili emisije samokvanta energijediskontinuirani spektarzraenja

Kvant(latinska re quantum) najmanja koliinaenergije koju neko telo emituje ili apsorbuje

Kvant energije je odreen sledeom jednainom:E = h

frekvenca emitovanog ili apsorbovanog zraenjah= 6,626 x 10-34 Js (Plankova konstanta)


66/124

E = n h

Plankova kvantna teorija zraenja potvrdjena od strane Alberta

Ajntajna 1905. godine Primenom kvantne teorije Ajntajn je objasnio pojavu fotoelektrinogefekta

Plank je pretpostavio da energija zraenja koju emituje neki molekul

ili atom mora biti celobrojni umnoak (n)energije kvanta zraenja (h):


67/124

Fotoelektrini efekt(Albert Ajntajn)

Nemaki fiziar Herc (Hertz):Emisija negativnog naelektrisanja sapovrine metala pod uticajem svetlostiTomson potvrdio da negativno naelektrisanje predstavlja struju elektrona

Emisija elektrona sa povrine metala pod uticajem svetlosti naziva seFOTOELEKTRINI EFEKAT Tumaenje fotoelektrinog efektadao je Ajntajn:

a) Svetlost se sastoji od estica energije(tzv. kvantasvetlosti ili fotona)ija energija je:

E = h


68/124

b) Foton ispoljava i izvesna korpuskularna svojstva i njegova energija (h)jednaka je zbiru energije izlaenja elektrona (Ei)i kinetike energijeemitovanog elektrona(mv2/ 2):

h= Ei+ mv2/ 2 (Ajntajnova jednaina za fotoelktrini efekat)

Maksimalna talasna duina koja jo uvek moe da izazove fotoelektriniefekat je fotoelektrini prag

B h i l i


69/124

PrviBohrovpostulat:

Elektronise kreuokojezgrapo odredjenimputanjama tzv. doputenimputanjama- adapritomene emitujeenergiju.

Putanjapo kojojelektronkruiokojezgrajekrunogoblikainazivase

ORBITA Najmanjaputanjaodgovaraosnovnom stanjuili

normalnomstanjuatoma.

Ovo stanjese nazivastacionarnostanjeatoma(ustacionarnomstanjuatomimanajmanjuenergijui najstabilnijije).

Bohrovi postulati:


70/124

DrugiBohrov postulat:Atom apsorbuje ili emituje energiju samo prilikom skoka

elektrona s jedne doputene putanje na drugu

E2 E1 = h(Bohrovo pravilo frekvencije)h= kvant zraenja

E2

E1

Pobudjeno energetsko stanje

Osnovno energetsko stanje

apsorbcija energije; E2E1= h

h = Planckova konstanta, h = 6,626x1034Js

(frekvencija) = c/


71/124

E2

E1

Pobudjeno energetsko stanje ( 10-8sec)

Osnovno energetsko stanjeemisija energije; E2 E1= h

E2

E1

= h Borovo pravilo frekvence

Bor je izraunao :

Prenik putanje (orbite)Brzinu kruenja elektronaEnergiju stacionarnog stanja

Prenik putanje (orbite)


72/124

Prenik putanje(orbite) na elektron djeluje:(a) centripetalna sila=

(b) Coulombova sila=F = -

mv2

r

F = -kZe2

r2

-mv2

r

= -kZe2

r2mvr2= nh= n2

h2

42

mZe2

k = n2.

52,9167 pmn = glavni kvantni broj


73/124

ro

4ro

9ro

v = 2e2k

nh= 2,18

. 106

nm/s

n = 1 (ro); n = 2 (4ro); n = 3 (9ro)

= n2.52,9167 pm

r1: r2: r3; r4.rn= 12: 22: 32..n2.

(b) Brzina kruenja elektrona: (n)vei brzina kretanjaelektrona je manja


74/124

-

22mZ2e4k2n2h2En=

-22me4k2

h2

E1= = 2,18.10-18J

- Ze2k

r- mv

2

rE = +

(c) Energija elektrona:Potencijalna energija

Kinetika

energija

najnia energi ja u n = 1

Energija elektrona za odredjenuorbitu

Ova energija predstavlja rad koji je potrebno utroiti da bi vodonikovomatomu izbacili jedan elektron (energija jonizacije)

13,60 eV = 13,60 eV x 1,60.10-19J/eV = 2,18.10-18J

= 13,60 eV


75/124


76/124

n = 1

n = 2

n = 3

n = 4n = 5n =

10.2

12.0

12.

7

13.

0

13.6

energija/eV

Energija jonizacijeje energija koja je potrebna da se pojedinanomatomu u gasovitom stanju oduzme elektron.

Kritine energije (10,02, 12,0, 12,7 i 13,0)i energija jonizacije

(13,60 eV)atoma vodonika.


77/124

H

13,6

Li

5,39Na

5,14

K

4,34

Rb

4,16Cs

3,87

Be

9,32

B

8,30

C

11,26

N

14,54

O

13,61

F

17,42

He

24,58

Ne

21,56Ar

15,76

Kr

14,00

Xe

12,13Rn

10,75

Vrednosti energije jonizacije za pojedine atome promena energija

jonizacije u zavisnosti od veliine atoma


78/124

N k l kt dj i t k t j i t k


79/124

E = E2

E1

= h

Moemo odrediti talasnu duinuspektralne linije

Neka elektron predje iz energetskog stanja n2u nie energetskostanje n1

-22mZ2e4k2

n2h2

h = E2 - E1= 222mZ2e4k2

n1h22

+

22me4Z2k2ch3

1

=1

n21

n22

1 = 1,09678 . 107 m-11n2 1n221,09678.107= R

R = Ridbergova konstanta
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d8/Bohr_model_Balmer_32.png


80/124

Sa vieg energetskog nivoa mogui su skokovi na bilo koji nii nivoTreiBohrov postulat:

1

= 1,09678. 107 m-1

1

n21

n22

1 = 1,09678. 107 m-11

n21

n22

1

= 1,09678. 107 m-1

1

n2

1

n22

sa nivoa (n) = 2,3,4,5,6 ..nu nivo n=1 (121,6 do 91,2 nm)Lymanova serija

sa nivoa (n) = 3,4,5,6 ..nu nivo n=2 (656,47 do 364,7 nm)Balmerova serija

sa nivoa (n) = 4,5,6 ..n

u nivo n=3 (1875,5 do 820,6 nm)Paschenova serija

1

= 1,09678. 107 m-1

1

n21

n22sa nivoa (n) = 5,6 ..nu nivo n=4 (1875,5 do 820,6 nm)Bracketova serija

1 7 11 1sa nivoa (n) = 6 ..nu nivo n=5 (1875 5 do 820 6 nm)


81/124

1

= 1,09678. 107 m-1

n21

n22u nivo n=5 (1875,5 do 820,6 nm)Pfundova serija


82/124

Bohr je reio linijske spektre atoma vodonika


83/124

1/= R (1 - 1/np

2) u ultraljubiastom podruju

1/= R (1/4 - 1/np2) u vidljivom spektru:656.3 nm

486.1 nm

434.1 nm410.2 nm

1/= R (1/9 - 1/np2) u infracrvenom podruju

1/= R (1/16 - 1/np2)

- Vrste spektralnih serija atoma vodonika -


84/124

Zomerfeldovo (Sommerfeld) dopunaBoroveteorije


85/124

teorije-sporedni ili azimutski kvantni broj (k)-

Nedostatci Borovog modela strukture atoma:(a) Sve elektronske orbite su krunogoblika

(b) Svi elektronikojiimaju isti kvantni broj(n), imaju isti sadraj energije- fina struktura atomskih spektara(pojava cepanja spektralnih linija na

vie bliskih linija (0,005 nm)


86/124

- Pojava cepanja spektralnih linijanaziva se tarkov efekat

- Elektroni u okviru istog

energetskog nivoa medjusobno serazlikuju u sadraju energije


87/124

a - velika poluosab - mala poluosan - glavni kvantni brojk- azimutski ili sporedni kvantni

broj

n = 1; k= 1n = 2; k= 1 i 2n = 3; k= 1, 2 i 3

n = 4; k= 1, 2, 3 i 4

a

b

n

k

=

(k)je sporedniili azimutski kvantnibroj imoe imati vrednosti od k = 1, 2, 3, 4......... (n)

b

a


88/124

Zomerfeldova teorija je doprinela:-Boljem sagledavanju energetskih podnivoa u okviruglavnog energetskog nivoa(n)

-Drugi kvantni broj je doprineo

definisanju oblika putanje i odredjivanjubroja energetskih podnivoa

- Drugi kvantni broj (k)kasnije zamenjen oznakom (l)- Drugi kvantni broj (k)definisan jednainom l = k 1


89/124

- Kvantni broj (l)moe imati vrednosti od 0do n 1

- Drugi kvantni broj (l)se jo naziva i orbitalni kvantni broj- Oznaka energetskog podnivoa za pojedine vrednosti drugogkvantnog broja (l):

l = 0odgovara spodnivou

l = 1odgovara ppodnivoul = 2odgovara dpodnivou

l = 3odgovara fpodnivou

l = 4odgovara gpodnivou

l = 5odgovara hpodnivou g ihpodnivoi su mogui samo zaelektrone iji su atomi u pobudjenom stanju

Magnetni kvantni broj (ml)-U odsustvu spoljanjeg magnetnog broja svi elektroni koji se


90/124

p j j g g g j jnalaze u istom energetskom podnivou imaju iste vrednosti zakvantne brojeve n il paimaju istu energiju degenerisani novo

-U prisustvu spoljanjeg magnetnog polja degenerisaninivoi se razlau u vie podnivoa pod-podnivoi

-Pojava razlaganja spektralnih linija pod uticajem magnetnog poljanaziva se Zemanov efekat

-Uveden trei kvantni broj magnetni kvantni broj (ml)-Magnetni kvantni broj ima vrednosti ml= 2l + 1odnosno sve celobrojne vrednosti od + l.......0 ..... l- Ukupan proj vrednosti za magnetni kvantni broj (m

l)za odredjeni

energetski podnivo direktno oznaava broj orbitala u okviru datogpodnivoa

Spinski kvantni broj(ms)P j d bl t kt l ih li ij l il dj j


91/124

Pojava dubleta spektralnih linija uslovila uvodjenjeetvrtog kvantnog broja spinski kvantni broj (ms)

Pojava dubleta spektralnih linijaje posledica obrtanjaelektrona oko sopstvene ose spin elektrona Elektron u atomu stvara dve vrste magnetnih polja:

a) usled obrtanja oko atomskog jezgra orbitalni magnetni

momenatb) usled obrtanja oko sopstvene ose spinski magnetnimomenat

kvantnibrojspinaima vrednosti (ms= 1/2)

S i l k i k i b j


92/124

Spin elektrona: etvrti kvantni broj

Za svaku vrednost magnetnog kvantnog broja (ml)spinski kvantni broj


93/124

moe imati dve vrednosti ms= + ims= -

Ukupan broj vrednosti za msu okviru odredjnog energetskog nivoa (n)odgovara ukupnom broju elektrona u tom energetskom nivou


94/124

TALASNO-MEHANIKA TEORIJA O

STRUKTURI ATOMA

HipotezadeBrolja

Hajzenbergov princip neodreenosti

redingerovajednaina

Luis de Broljeva(de Broglie)hipoteza


95/124

hipotezaDvojna priroda elektrona:- Elektron ima svojstva estice- Elektron ima svojstva talasa

1905. godine Ajntajn - foton ima dvojnu prirodupored talasnih svojstava foton

ima i masu

1922. godine Kompton - potvrdio dvojnuprirodu fotona - Komptonov efekat

Luis De Brolj:


96/124

Elektron - korpuskularna priroda

elektrona(imamasu)- talasna svojstva elektrona

Luis De Brolj

h= mc2

h/c = mc

Elektron kao esticaElektron kaotalas

E = h(energija elektrona kada ima talasna svojstva)

E = mc2 (energija elektrona kada ima svojstva estice)

Univerzalnizakonkojipovezujedvojnuprirodumaterije:


97/124

= h/mc

De Broljeva hipoteza je osnova Talasno-mehanike teorije ostrukturi atoma

me= masa elektronav = brzina elektrona

v = 0 (talasna duina bi bila beskonano velika)

elektrona=h

me

Hajzenrbergov(Heisenberg)princip


98/124

j g ( g) p pneodreenosti

Nemogue je istovremeno tano odreditibrzinu,odnosno momenat kretanja(mv)elektrona i njegov poloaju prostoru oko

jezgra

d dj t l j l kt


99/124

x . p= h

x - neodredjenost poloaja elektrona(mev) = p- neodredjenost momenta kretanja, odnosno

brzine kretanja elektrona

Posledicaprincipaneodredjenosti:

Moemo govoriti o verovatnoinalaenja elektrona u odredjenomprostoru oko jezgra

x

(neodredjenostpoloajaelektrona)=

p (neodredjenostmomentakretanjaelektrona)= h/ x . p = .h/= h (Plankova konstanta)

redingerova (Schrdinger)talasnajednaina


100/124

jednaina

objedinjuje talasnei korpuskularne osobineelektrona

0)(8

2

2

2

2

2

2

2

2

=+

+

+

VEh

m

z

y

x

m- masa elektrona E - ukupna energija elektronah - Plankova konstanta V - potencijalna energija

(V= kze2/r)- amplituda talasa

Matematiki model:

Uvoenjem u redingerovu jednainu Laplasovog operatora:


101/124

2

2

2

2

2

22

zyx

+

+

=

EVm

h =+ )(8

22

2

0)(8

2

22

=+

VEh

m

redingerova jednaina dobija oblik:

Preureenjem redingerova jednaina dobija konaan oblik:

Kinetikaenergijaelektrona

Potencijalnaenergija elektrona

Ukupnaenergijaelektrona

Konana reenja redingerove jednaine mogu se dobiti zajednoelktronske atome i jonove: H, He+, Li2+, Be3+


102/124

j j

Za vieelektronske atome neophodno uzeti u obzir meusobnoodbijanje elektrona

Za vieelektronske atome postoje samo aproksimativna reenjaredingerove jednaine

Za konano reenje redingerove jednainetalasna funkcija

mora da ima tri konstante kvantni brojevi n, l i mlTalasna funkcija koja odgovara kombinaciji

tri kvantna broja (n, l i ml) naziva seORBITALOM

Predstavljanje orbitala


103/124

Predstavljanje orbitala

ORBITALE SE NE MOGU GRAFIKIPREDSTAVITI

VEROVATNOA NALAENJAELEKTRONA U PROSTORU UJEDINICI ZAPREMINE DATOGENERGETSKOG NIVOA

PREDSTAVLJA SE SA (2

)

Fizika predstava orbitale 2

prostor oko jezgra u kome postoji


104/124

prostor oko jezgra u kome postojinajvea verovarnoanalaenja elektrona

Svaka orbitala karakterie seenergijom i simetrijom, odnosnooblikom

Energija orbitale zavisi od etirikonstanteKonstante koje se dobijaju pri reavanju

redingerove jednaine nazivaju sekvantni brojevi


105/124

s - orbitala


106/124


107/124

Svakoj orbitali odgovara odredjenaenergija E


108/124

energija,E

Ako vie orbitala imaju istuenergiju za njih se kae da suDEGENERISANEorbitale

Energija orbitale direktno zavisi odvrednosti etiri kvantna broja

Orbitalese grupiu prema vrednostimakvantnih brojeva n i l


109/124

kvantnih brojeva, nil.

Orbitale sa istom vrednou nine (glavne)

nivoe Orbitale sa istim vrednostima niline

podnivoe Nivoi se esto nazivaju ljuske(K, L, M, N, O, P, Q)

Podnivoi se esto nazivaju nazivaju podljuske

Kvantni brojevi


110/124

n glavnikvantnibroj

l sporedni(orbitalni)kvantnibroj m lmagnetni kvantnibroj ms spinskikvantnibroj

n= 1,2,3 ............. (pozitivne celobrojne vrednosti)l = 0, 1, 2 ........ n-1

ml= + l............ 0 ............. l

ms= +1/2 i

Oznake orbitala:


111/124

Oznakeorbitala:

l = 0s orbitalel = 1p orbitale

l = 2d orbitalel = 3f orbitale

Paulijev princip iskljuenja


112/124

j p p j j

Ujednomatomudvaelektronane moguimatisva4 kvantnabrojaista(n, l, ml, ms)

Jednokvantno stanje moe imati samojedan elektron

U osnovnom stanju helijum ima dva


113/124

U osnovnom stanjuhelijum ima dvaelektronau 1sorbitali

2He 1s2

n l ml ms

elektron 1 1 0 0 +elektron 2 1 0 0 -

U jednoj orbitali - maksimalno dvaelektrona

n glavni kvantni broj


114/124

n - glavni kvantni broj

oznaava energetski nivo

n = 1 2 3 4 5 6 7Ljuska: K L M N O P Q

= sporedni kvantni broj ili orbitalni


115/124

sporedni kvantni broj ili orbitalnikvantni broj odredjuje energetski

podnivo

l= 0, 1, 2 n-1

l = 0 (odgovaraspodnivou)l = 1 (odgovarappodnivou)l = 2 (odgovara dpodnivou)l = 3(odgovara fpodnivou)

Magnetnikvantni broj:


116/124

m l = - l -2, -1, 0, 1, 2+l


117/124

Orbitale sa istom vrednounpripadajuistom energetskom nivou(ljusci)

Orbitale sa istom vrednoul pripadajuistompodnivou

Energija orbitala


118/124


119/124

p - orbitala


120/124


121/124

d Orbitale


122/124

Slide 122 of 50

d Orbitale

d - orbitala


123/124


124/124

5,6 hemija predavanje sa rudarsko-geoloskog fakulteta

Documents