Строение атома. Физические модели строения атома презентация

2 – Уч.пос. Часть 1 Строение вещества 2002 г.(552)

Часть 2 Термодин.и кинетика химического процесса 2003(599) г.(599)

- теоретические основы

Часть 3 Электрохим. и коррозионные процессы 2007(837)

2 – Химическая гипотеза об атоме, как наименьшей частице химического
элемента. Атомы отличаются массой. Парацельс, Бойль, Берцелиус
(16-17 в.)

3 – Физические модели. Описывают сложное строение атома (на рубеже 19-
20 в. по настоящее время) на основании:

Атомы содержат разноименно заряженные частицы

Эрвин Шредингер - [квантово-механическая модель]
Квантовая (волновая) механика - теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц (1926 г.)

Волна: λ - длина волны
ν- частота
Т - период

Частица: m - масса
p = mv - импульс
E= mv2/2 - кинетическая энергия

hν = mc2

Корпускулярно-
волновой дуализм
ЭМИ:фотон - частица и/или волна

Частица: m - масса, v – скорость

электрон

Ek = 100 эВ (1эВ=1,602⋅10-19Дж) , λ = 1.2 Å (1 Å =10-10 м)

Луи де Бройль

Р - вероятность

Эрвин Шредингер – квантово-механическая модель строения атома на основе квантовой (волновой) механики - теории, устанавливающей способ описания и законы движения микрочастиц - базируется на 2-х основных гипотезах-постулатах Л. Де Бройля и В. Гейзенберга

Ψ(x,y,z,t) - волновая функция - пси функция (стоячая волна)
- Текущая амплитуда, функция координат (x,y,z) и времени (t)

λ - длина волны

2. Уравнение должно содержать в себе характеристики электрона как волны - λ, так и частицы - m (дуализм микромира)

волновая функция(амплитудная) и физического смысла не имеет

Принцип нормирования волновых функций
PV = ∫v A2 |Ψ(x,y,z) |2 dV = 1,
А –нормирующий множитель

Граничные условия:
внутри ящика: V=0 Ψ(x)
на границах ящика: V= ∞ Ψ(0)=0; Ψ(а)=0

Энергетическое состояние - {En - Ψn }- определяют величина Е и соответствующая ей волновая функция (распределение вероятности нахождения эл-на в пространстве. Каждому энергетическому состоянию соответствует своё n, где n = 1,2,3… – квантовое число

Выводы:
1. Энергия электрона квантована.
2. Энергетическое состояние определяется набором целочисленных параметров - трех квантовых чисел nx. ny, nz.

а = b = c

[1,1,1]

[2,2,2]

x = r⋅sinϑ⋅cosϕ
y = r⋅sinϑ⋅sinϕ
z = r⋅cosϑ

Ψ(r) – волновая функция (собственная функция), явл. решением ур.Шредингера,
а – const, А – нормирующий коэффициент

Орбиталь электрона – (объём) область пространства (для атома водорода в основном состоянии это сфера) в которой вероятность нахождения электрона P=0.90 (90 %)

=

R(r)n, l -функция радиального распределения электронной плотности в явном виде(получают при решении ур. Шреденгера) содержит n и l

Y(θ,ϕ)l,m -функция углового распределения электронной плотности в явном виде(получают при решении ур. Шреденгера) содержит l и m

Квантовые числа:

главное – n = 1,2,3,4…∞

орбитальное – l = 0,1,2,3...(n -1)

магнитное – m = -l, (-l+1),...,0,...,(+l–1), +l

орбитальное : l = 0,1,2,3...(n-1) Возможные квантовые значения орбитального
момента кол.движения электрона(Екин -форма орбитали)

s- орбиталь

р- орбиталь

d- орбиталь

магнитное : m = -l, (-l+1),...,0,..., (l-1), +l Разрешенные направления в пространстве вектора орбит.момента кол.движения-число орбиталей(Епот –зависит от положения е в пространстве)

s- орбиталь- m = 0

р- орбиталь m = 1, 0,-1

cпиновое : ms ±1/2 Собственный момент кол.движения

+1, 0, -1

3

E3

5

3

0 – 3s
1 – 3p
2 – 3d

0 1
+1, 0, -1 3

+2, +1, 0, -1, -2

4

0 – 1s

Число
максимумов
ns-орбиталей равно n




Число
максимумов орбиталей равно
n - l

E1s < E2s < E2p< E3s < E3p < E4s < E3d < E4p < E5s < E4d <… снятие вырождения по орбит.кв.ч. l. E e зaвисит от n и l

2. Принцип (запрет) Паули

3. Правило Хунда

по Малликену
Шкала Олреда-Рохова

по Полингу

χF = 1.0, χF = 4.0 (у.е.)