background image

WYKŁAD DRUGI 

 
 

Wybrane właściwości cząstek elementarnych 

Cząstka 

Symbol 

Ładunek 

Masa [u] 

Masa [g] 

Proton 

+1 

1,602 x 10

-19

1,0073 

1,673 x 10

-24 

Neutron 

1,0087 

1,675 x 10

-24 

Elektron 

e

-1 

1,602 x 10

-19

0,00055 

1/1840 

9,109 x 10

-28 

 

Atomowa jednostka masy: 1u = 1/6,02x10

23

= 1,66x10

-24

g ;  

jest  602 miliardy bilionów (czyli 6,02x10

23

) razy mniejsza od grama. 

Masa atomu wodoru=1,008u= 0,000 000 000 000 000 000 000 001 66g 

 
Liczba  atomowa  pierwiastka  (Z)  jest  równa  liczbie  protonów  w 
jądrze jego atomu, stanowi też liczbę porządkową pierwiastka. 
 
Liczba  masowa  pierwiastka  (A)  jest  równa  sumarycznej  liczbie 
nukleonów (protonów i neutronów) w jądrze atomu pierwiastka. 

 

Pierwiastek  chemiczny  to  zbiór  atomów  o  identycznej  liczbie 
atomowej (Z). 
 
Izotopy  to  odmiany  tego  samego  pierwiastka  złożone  z  atomów  o 
identycznych liczbach atomowych (Z), a różnych liczbach masowych 
(A).  

 

background image

Nuklid  to  rodzaj  atomów  o  określonym  jądrze  atomowym.  Nuklid  o 
liczbie atomowej Z i liczbie masowej A składa się z Z protonów i A-Z 
neutronów. 
Masa  atomowa  pierwiastka  jest  masą  średniego  składu  izotopowego 
atomów tego pierwiastka wyrażoną w jednostkach mas atomowych [u]. 
 

Azot naturalny składa si

ę

 z 99,4% izotopu 

14

N i 0,6% izotopu 

15

N.  

Masa atomowa azotu wynosi zatem: 
0,994•14u + 0,006•15u = 14,006 u. 

 
Równania  mechaniki  kwantowej  mają  sensowne  rozwiązania  tylko 
przy określonych wartościach pewnych parametrów (wielkości stałych, 
występujących w tych równaniach), zwanych liczbami kwantowymi. 
 
Orbital to nazwa funkcji falowej oraz ta część przestrzeni wokół jądra 
atomowego, w której może „znajdować się” elektron. 
 
Do  opisu  stanów  elektronów  w  atomach  potrzebne  są  cztery  liczby 
kwantowe

 

1. Główna liczba kwantowa n, określa energię elektronu i rozmiary 

orbitalu  zajętego  przez  elektron,  czyli  odległość  elektronu  od 
jądra  atomu.  Główna  liczba  kwantowa  jest  niewielką,  dodatnią 
liczbą całkowitą: 

n = 1, 2, 3, 4…

 

2. Poboczna (orbitalna) liczba kwantowa 

l

 określa kształt orbitalu 

zajętego  przez  elektron  oraz  częściowo  także  energię  elektronu. 
Dla każdej wartości głównej liczby kwantowej istnieją poboczne 

liczby kwantowe, wynikające z zależności: 

l

 = 0, 1, 2, 3...,n – 

1

. 

3. Magnetyczna  liczba  kwantowa  m  określa  kierunki  orbitali 

l

  w 

przestrzeni.  Nazwa  bierze  się    stąd,  że  elektrony  na  orbitalach  o 
różnej  orientacji  przestrzennej  inaczej  „odczuwają”  zewnętrzne 
pole  magnetyczne.  Liczba  kwantowa  m  może  być  zerem  albo 

background image

ujemną  lub  dodatnią  liczbą  całkowitą,  zawierającą  się  w 

przedziale <-l,+l>: m = -

 l

….0….+

 l.

 

4. Elektrony o jednakowych wartościach liczb n

l

m muszą różnić 

się  spinową  liczbą  kwantową  m

s

  .  Liczba  ta  może  przyjmować 

tylko dwie wartości: m

s

 = - ½ i m

s

 = + ½. 

 

Wartości liczb kwantowych n, 

l

, m i liczby orbitali 

l

 

Liczba orbitali 

2 

2 

-1, 0, +1 

3 

3 

-1, 0, +1 

3 

-2, -1, 0, +1, +2 

4 

4 

-1, 0, +1 

4 

-2, -1, 0, +1, +2 

4 

-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 

 
 
W atomach wyróżniamy powłoki (poziomy energetyczne)
Liczba n  

4…… 

Litera    

N…… 

 
Podpowłoki oznaczamy liczbami lub symbolami literowymi: 

Liczba 

l

  

Litera    

 
 
 
 
 

background image

 

 
 

Liczby orbitali w atomach 

l

 

Typ orbitalu 

Liczba orbitali 

w podpowłoce 

1s 

2 

2s 

2 

2p 

3 

3s 

3 

3p 

3 

3d 

4 

4s 

4 

4p 

4 

4d 

4 

4f 

background image

Kształt orbitali 

 

 
Kształt orbitali 

 

 
Kształt orbitali 

 

background image

Zakaz  Pauliego:  w  atomie  nie  może  być  elektronów,  dla  których 
wszystkie  cztery  liczby  kwantowe  byłyby  takie  same.  Na  jednym 
orbitalu nie może być więcej niż dwa elektrony! 
 
Reguła  rozbudowy  konfiguracji  elektronowych:  elektrony  nie 
zajmują  orbitali  o  wyższej  energii,  dopóki  nie  zostaną  całkowicie 
wypełnione orbitale o energii niższej. 
 

 

Reguła  Hunda:  na  danym  poziomie  energetycznym  liczba 
niesparowanych elektronów jest możliwie największa. 

 

 

background image

Kolejność zajmowania poszczególnych orbitali w atomach przez 
elektrony: 

 

 

background image

 

 
Energia jonizacji
: energia potrzebna do usunięcia elektronu z atomu. 
 
atom + hν = jon dodatni (kation) + e

-

 , gdzie hν to energia jonizacji 

 
atom  +  e

-

  =  jon  ujemny  (anion)  +  hν  ;  gdzie  hν  to  energia 

powinowactwa elektronowego 
 

background image

Elektroujemność to zdolność atomu do przyciągania elektronów. 
 

Elektroujemności pierwiastków grup głównych. Skala Paulinga 

2,2 

Li 

0,93 

Be 

1,57 

2,04 

2,55 

3,04 

3,44 

3,98 

Na 

0,93 

Mg 

1,31 

Al 

1,61 

Si 

1,90 

2,19 

2,58 

Cl 

3,16 

0,82 

Ca 

1,00 

Ga 

1,81 

Ge 

1,80 

As 

2,18 

Se 

2,55 

Br 

2,96 

Rb 

0,82 

Sr 

0,95 

In 

1,78 

Sn 

1,70 

Sb 

1,90 

Te 

2,10 

2,66 

 

Cs 

0,79 

Ba 

0,89 

Tl 

1,44 

Pb 

1,55 

Bi 

1,90 

Po 

2,00 

At 

2,20 

Fr 

0,7 

 
Wiązanie  chemiczne  to  oddziaływanie  pojawiające  się,  między 
atomami, w momencie przekształcania się atomów w cząsteczkę. 
 
Typy wiązań chemicznych: 
Wiązanie  atomowe  (kowalencyjne);  określone  elektrony  powłoki 
atomowej należą jednocześnie do obu połączonych wiązaniem atomów. 
Często  występuje  tendencja  do  tworzenia  oktetu  w  powłoce 
walencyjnej. 
 
Wiązanie 

atomowe 

(kowalencyjne) 

spolaryzowane; 

atomy 

połączone wspólną parą elektronową przyciągają ją w różnym stopniu. 
Silniej  przyciąga  ją  atom  bardziej  elektroujemny.  Cząsteczki  z  takimi 
wiązaniami są dipolami. 
 
Wiązanie  jonowe  powstaje  dzięki  silnym  elektrostatycznym  siłom 
przyciągania  między  przeciwnie  naładowanymi  jonami.  Siły  są 
rozmieszczone sferycznie symetrycznie wokół jonów. 

background image

Wiązanie  metaliczne;  wokół  dodatnich  zrębów  atomowych  znajdują 
się w polu potencjału ich jąder swobodne elektrony, wypełniające jako 
„gaz  elektronowy”  przestrzenie  międzyatomowe.  Elektrony  są 
zdelokalizowane, tj. należą do całego kryształu metalu. 
 
 

Zależność typu wiązania od różnicy elektroujemności 

Typ wiązania 

Różnica elektroujemności D 

Przykład 

jonowe 

D > 1,7 

KF 

spolaryzowane 

0,4 < D < 1,7 

HBr 

kowalencyjne 

D < 0,4 

Br

2

 

 
 
 

Powstawanie wiązania jonowego 

 

 

background image

Model tworzenia się wiązania jonowego w chlorku sodu: 

 

 

Powstawanie wiązań atomowych (kowalencyjnych) spolaryzowanych: 
 

 

 

 

 

 

 
 
 

background image

Powstawanie wiązań atomowych (kowalencyjnych) 

 

 
 

 

 
 

 

 
 
 
 

background image

Schemat 

powstawania 

wiązania 

atomowego 

(kowalencyjnego) 

pomiędzy atomami wodoru (cząsteczka H

2

 ): 

 

 

 

 

 

 

 

Powstawanie wiązania atomowego w cząsteczce F

2

 : 

 

Wiązania atomowe w cząsteczkach azotu N

2

 oraz metanu CH

4

 :