chapter1-1 structure and bonding · โครงสร างและพันธะเคมี...
TRANSCRIPT
1
โครงสรางและพันธะเคมี
เคมอีินทรีย : การศึกษาสารประกอบของคารบอน
ธาตุสามัญท่ีพบในสารประกอบอินทรีย
2
โครงสรางของอะตอม
e-
Proton and neutron(+)
Electron distribution ???
10-14 – 10-15 m in diameter
~ 2.0 x 10-10 m
Atomic number (Z) = จํานวนโปรตอนในนิวเครียส
Mass number (A) = จํานวนโปรตรอน + จํานวนนิวตรอน= atomic number (Z) + number of neutrons
Isotopes เปนอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันที่มีจํานวนนิวตรอน แตกตางกัน
XAZ
H11 H (D)
21 H (T)
31
Mass Number
Atomic Numberสัญลักษณของธาตุ
3
E = h x νPlanck’s constant (h)h = 6.63 x 10-34 J•s
Planck’s Quantum Theory
อะตอมหรือโมเลกุลจะดูดกลืนหรือปลดปลอยพลังงานเปนชวงคาหนึ่งๆ (quantized)
Quantum คือ จํานวนที่นอยที่สดุของพลังงานที่ดูดกลืนหรือปลดปลอยในรูปของคล่ืนแมเหล็กไฟฟา
Einstein : Photoelectric Effect
hν = KE + BE
Photon is a “particle” of light
KE = hν - BE
4
Line Emission Spectrum of Hydrogen Atoms
5
Bohr’s Model of The Atom
En = -RH( )1n2
n (principal quantum number) = 1,2,3,…
RH (Rydberg constant) = 2.18 x 10-18J
Ephoton = ∆E = Ef - Ei
Ef = -RH ( )1n2
f
Ei = -RH ( )1n2
i
i f∆E = RH ( )1
n21n2
nf = 1
ni = 2
nf = 1
ni = 3
nf = 2
ni = 3
6
Schrodinger’s Wave Equation
สมการที่ใชอธิบายลักษณะที่เปน คลื่นและอนุภาคของ electronWave function (Ψ) อธิบาย:
1. พลังงานของ electron
2. ความเปนไปไดที่พบ electron ในที่วางใน 3 มิติ
Ψ = fn(n, l, ml, ms)
principal quantum number n
ระยะหางของ electron จากนิวเครียส
ความหนาแนนของ electron ใน 1s orbitalลดลงอยางรวดเร็วเม่ือระยะหางจากนิวเครียสเพิ่มขึ้น
บริเวณที่พบelectron หนาแนนถึง 90%
7
angular momentum quantum number lสําหรับคา n ใดๆ, l = 0, 1, 2, 3, … n-1
n = 1, l = 0n = 2, l = 0 or 1
n = 3, l = 0, 1, or 2
รูปรางของปริมาตรในบริเวณที่วางใน 3 มิติที่มี electron
l = 0 s orbitall = 1 p orbitall = 2 d orbitall = 3 f orbital
n=1 n=2 n=3
l = 1 (p orbitals)
l = 2 (d orbitals)
8
magnetic quantum number ml
สําหรับคา l ใดๆml = -l, …., 0, …. +l
ทิศทางการจัดเรียงตัวของ orbital ในที่วาง
if l = 1 (p orbital), ml = -1, 0, or 1if l = 2 (d orbital), ml = -2, -1, 0, 1, or 2
ml = -1 ml = 0 ml = 1
ml = -2 ml = -1 ml = 0 ml = 1 ml = 2
9
Ψ = fn(n, l, ml, ms)
spin quantum number ms
ms = +½ or -½
ms = -½ms = +½
Ψ = fn(n, l, ml, ms)
• Electron แตละตัวในอะตอม ม ีwave function ที่เปนเอกลกัษณ• Pauli exclusion principle - ไมมี Electron 2 ตัวใดๆ ในอะตอมเดียวกัน ที่มี quantum number เหมือนกนัหมด
10
พลังงานออรบิทัลของอะตอมที่มี 1 electron ข้ึนอยูกับ n
n=1
n=2
n=3
n=1 l = 0
n=2 l = 0n=2 l = 1
n=3 l = 0n=3 l = 1
n=3 l = 2
พลังงานออรบิทัลของอะตอมที่มีหลาย electron ขึ้นอยุกับ n และ l
11
“Aufbau principle” : เติม electron ในออรบิทัลท่ีมีพลังงานต่ําสุดกอน
H 1 electron
H 1s1
He 2 electrons
He 1s2
Li 3 electronsLi 1s22s1
Be 4 electronsBe 1s22s2
B 5 electrons
B 1s22s22p1
C 6 electrons? ?
C 6 electrons
การจัดเรียงตัวที่เสถียรท่ีสุดของ electrons อยูในลักษณะที่มี parallel spins มากที่สุด (Hund’s rule).
C 1s22s22p2
N 7 electronsN 1s22s22p3
O 8 electronsO 1s22s22p4
F 9 electronsF 1s22s22p5
Ne 10 electronsNe 1s22s22p6
12
ลําดับการเติม electron ลงในออรบิทัล
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s
Subshell ชั้นนอกสุดท่ีถูกเติมดวย electron