background image

30

. Spin elektronu, doświadczenie Sterna-Gerlacha, rozszczepienie linii widmowych. Liczba stanów 

elektronowych w atomie. 

Spin elektronu – spin 

S

 jest nieodłączną cechą elektronu, taka jak jego masa czy też ładunek 

elektryczny (Spinowy moment pędu (spin) jest wewnętrzną własnością elektronu). Wartość spinu jest 

skwantowana i zależy od spinowej liczby kwantowej s. Składowa spinu  

S

 zmierzona wzdłuż 

dowolnej osi jest także skwantowana i zależy od magnetycznej spinowej liczby kwantowej m

s

, która 

może przyjmować tylko wartości +1/2 lub -1/2. 

 

Doświadczenie Sterna-Gerlacha – w doświadczeniu tym wiązka atomów srebra przechodziła 
pomiędzy biegunami elektromagnesu i padała na płytkę detektora. Gdy elektromagnes był wyłączony, 
srebro na płytce tworzyło jedna plamkę. Gdy był włączony,  na płytce tworzyły się dwie plamki 
(jedna nad punktem gdzie trafiały atomy srebra gdy nie było odchylenia, a druga pod). Dzieje się tak 
dlatego, iż suma wektorowa wszystkich momentów magnetycznych, poza momentem jednego 
elektronu (tzn. wszystkie powłoki w atomie srebra są całkowicie zapełnione z tym wyjątkiem że jeden 
elektron znajduje się w podpowłoce  5s i to właśnie on decyduje o momencie magnetycznym atomu) 
wynosi zero. Zaś moment orbitalny tego elektronu także jest równy zero. Zatem całkowity moment 

magnetyczny 

 atomu srebra jest spinowym momentem magnetycznym tego elektronu.

 

z

 - rzut 

 na 

oś „z” może przyjmować tylko wartości odpowiadające m

s

=1/2 lub -1/2. 

 

Rozszczepienie linii widmowych – pojawienie się w miejscu jednej linii kilku linii wzajemnie 
rozsuniętych. Powodem rozszczepienia linii widmowych może być zewnętrzne pole magnetyczne 
(zjawisko Zeemana) lub elektryczne (zjawisko Starka). 

 

Liczba stanów elektronowych w atomie – Wszystkie stany elektronowe o jednakowej liczbie 

kwantowej „n” tworzą powłokę. Powłokę tworzy 

2n

2

 stanów elektronowych.  Wszystkie stany o 

jednakowych wartościach liczb kwantowych „n” i „l” tworzą podpowłokę.  

Wszystkie stany tworzące podpowłokę mają niemal jednakową energię (w każdym bądź razie różnicę 
energii między nimi pomija się przy chociażby ustalaniu elektronowych poziomów energetycznych – 
czyli przyjmuje się że liczba kwantowa „m” (jak też „m

s

”) nie mają wpływu na poziom 

energetyczny). Podpowłokę tworzy 2(2l+1) stanów elektronowych.  

 

31. 

Zakaz Pauliego, atomy wieloelektronowe, obsadzanie orbitali elektronowych, układ okresowy 

pierwiastków. 

Zakaz Pauliego – zakaz ten mówi, że „żadne dwa elektrony uwięzione w tej samej pułapce nie mogą 
mieć jednakowych wszystkich liczb kwantowych. Oznacza to, że stany dowolnych dwóch elektronów 
w atomie muszą się różnić co najmniej jedną liczbą kwantową. Gdyby tak nie było wszystkie 
elektrony zajęłyby najniższy możliwy poziom energetyczny (czyli spadłyby na podpowłokę 1s), w 
wyniku czego atom „zapadłby się”. A więc świat w obecnej postaci nie mógłby istnieć. 

background image

Atomy wieloelektrodowe – mają więcej niż jeden elektron w atomie; do energii każdego z elektronów 
wchodzą: energia kinetyczna, energia potencjalna pochodząca od oddziaływania elektron-jądro i 
energia potencjalna pochodząca od oddziaływania elektron-inne elektrony. 

Obsadzanie orbitali elektronowych – w atomach wieloelektrodowych (w odróżnieniu od wodoru) daje 
się zauważyć różnicę energii pomiędzy orbitalami tej samej powłoki. Odpychanie się elektronów 
powoduje, że np. energia elektronu z orbitalu 2p jest większa od energii elektronu 2s. Elektrony w 
danej powłoce obsadzają najpierw orbitale o najniższej energii. 

Układ okresowy pierwiastków – jest to zestawienie wszystkich pierwiastków w postaci tabeli, 
uporządkowanej wg. ich rosnącej liczby atomowej. 

 

32.

 Promieniowanie rentgenowskie ciągłe i charakterystyczne, prawo Moseley’a. 

Promieniowanie rentgenowskie ciągłe: elektron o początkowej energii kinetycznej E

ko

, który zderza 

się z jednym z atomów tarczy na która pada traci pewną energię ΔE

k

, która pojawia się jako energia 

fotonu rentgenowskiego. Następnie elektron zderza się z innymi atomami aż do chwili zatrzymania 
się. Emitowane w wyniku tych zderzeń fotony tworzą ciągłą część widma promieniowania 
rentgenowskiego. 

Promieniowanie rentgenowskie charakterystyczne – występuje wówczas, gdy elektron o dużej energii 
wybija jeden z głębiej leżących elektronów. Wówczas na pozostawioną po wybitym elektronie lukę 
wskakuje elektron z jednej z powłok o wyższej energii.  Podczas tego przejścia elektron atom emituje 
charakterystyczny foton promieniowania rentgenowskiego. 

Prawo Mosley’a – opisuje nam zależność długości fali fotonów promieniowania rentgenowskiego 
charakterystycznego od liczby atomowej bombardowanego (przez elektrony) pierwiastka. 

 

33

. Wiązania chemiczne, wiązania w ciele stałym, porównanie energii wiązania, rozkład elektronów 

walencyjnych. 

Wiązanie jonowe – istotą tego wiązania jest elektrostatyczne oddziaływanie pomiędzy jonami o 
różnoimiennych ładunkach. Wiązanie to powstaje najczęściej między metalem a niemetalem. Różnica 
elektroujemności w skali Paulinga jst większa lub równa 1,7. Energia potencjalna wiązania jonowego:  

    gdzie: pierwszy człon oznacza przyciąganie lub odpychanie elektrostatyczne a 

drugi  odpychanie rdzeni jonowych. 

- Dla kryształu: 

   gdzie: 

 

rij r pij



 

background image

Wiązanie kowalencyjne – istotą tego wiązania jest istnienie pary elektronów, które są współdzielone 
przez oba atomy tworzące to wiązanie. Wiązanie to tworzy  się gdy róznica elektroujemności dwóch 
pierwiastków jest mała lub równa zero.   

Orbitale wiążące – w których elektrony posiadają niższą energię niż gdyby przebywały na swoich 
orbitalach atomowych; orbitale niewiążące – elektrony posiadają taką samą energię jak gdyby 
przebywały na swoich orbitalach.  

Kierunkowość – wiązania kowalencyjne mają charakter kierunkowy. Kierunek wiązania jest 
wyznaczony przez prostą łączącą jądra sąsiadujących atomów. Kierunkowość decyduje o geometrii 
cząsteczki. 

Hybrydyzacja orbitali – jest to zmieszanie orbitali różnego typu tego samego atomu, w wyniku czego 
powstaje orbital hybrydyzowany o innym kształcie niż orbitale pierwotne (np. „s” lub „p”). 

Wiązanie wodorowe – jest to słabe wiązanie chemiczne (słabsze od jonowego jak również 
kowalencyjnego) polegające na przyciąganiu elektrostatycznym. Występuje ono pomiędzy 
kowalentnie związanym atomem wodoru, a elektroujemnymi atomami sąsiedniej cząsteczki.  
Wiązanie wodorowe pomiędzy cząsteczkami H

2

O: 

      - kolorem zielonym zaznaczono wiązanie wodorowe 

 

Wiązanie van der Waalsa – wzajemne oddziaływanie elektrostatyczne pomiędzy dipolami 
elektrycznymi stałymi albo indukowanymi czy też chwilowymi (zmienny w czasie rozkład ładunku w 
cząsteczce). Jest to najsłabsze wiązanie.  

Potencjał Lennarda-Jonesa – określa oddziaływanie między cząsteczkami  w zależności od odległości 
między nimi. Jeżeli cząsteczki są za blisko siebie to się odpychają, w przeciwnym wypadku się 
przyciągają. 

Wiązanie metaliczne – występuje wówczas, gdy łączą się ze sobą wyłącznie atomy, które łatwo 
„oddają” elektrony. Oddawane elektrony mogą przemieszczać się pomiędzy atomami pod wpływem 
np. zewnętrznej różnicy potencjałów jako tzw. „gaz elektronowy”.