background image

Konfiguracja elektronowa 

atomu

Właściwości pierwiastków - Układ 

okresowy 

•  

ANALIZA CHEMICZNA

•  

BADANIE WŁAŚCIWOŚCI  SUBSTANCJI

•  

KONTROLA  I  STEROWANIE  PROCESAMI 

TECHNOLOGICZNYMI

Prawo okresowości Mendelejewa (1869)

Właściwości chemiczne i fizyczne 

pierwiastków, zależą od masy atomowej i 

zmieniają się w sposób okresowy.

 

background image

PRAWO OKRESOWOŚCI MENDELEJEWA 

(1869)

 

18

Ar     

19

K

    

39,9

       

39,1

27

Co     

28

Ni

    

58,9

       

58,7

52

Te       

53

I

  

127,6

      

126,9

90

Th       

91

Pa

    

232,0

      

231,0

PRAWO MOSELEYA 
(1913)

 

(1/λ)

1

/2

 

      
      
      
      
      
      
      
      
      

 

)

(

1

a

Z

k

Właściwości pierwiastków 

są funkcją liczby atomowej (Z)

Właściwości pierwiastków determinowane są 

konfiguracją elektronową atomów tych pierwiastków

background image

ZASADA PRZYCZYNOWOŚCI:

Jeśli znany jest stan elementu 

materii w pewnej chwili, to tym 

samym określone są wszystkie jego 

stany wcześniejsze 

i późniejsze

ZASADA NIEOZNACZONOŚCI:

Nie można równocześnie określić z 

dowolną dokładnością zmiany 

położenia (Δy) 

i zmiany pędu (Δp) cząstki 

elementarnej

 

Konfiguracja elektronowa atomu to zapis 

kwantowanej energii elektronów w atomie

background image

 

 

Korpuskularno-falowe właściwości 

elektronów 

Równanie de Broglie`a

 

(1924) dla 

fotonu:

Równanie 
Plancka: 

c

h

h

E

Równanie 
Einsteina: 

2

c

m

E

2

c

m

c

h

c

m

h

p

h

Właściwości 
falowe 
Właściwości 
korpuskularne 

Równanie fal materii de 
Broglie`a

:

v

m

h

Jaka jest długość fali:

a) Elektronów o masie 9,11·10

-31

kg 

    i prędkości v = 5,9

10

7

s

-1

b) Piłeczki o masie 45 g i prędkości v = 
30m 

s

-1

m

s

m

kg

s

J

c

m

h

11

1

7

31

34

10

2

,

1

10

9

,

5

10

11

,

9

10

625

,

6

m

s

m

kg

s

J

34

1

34

10

9

,

4

30

045

,

0

10

625

,

6

Jak doświadczalnie 

wykazać właściwości  falowe

elektronów?

background image

ZASADA NIEOZNACZONOŚCI Heisenberga:

Opis energii elektronu w atomie => to określenie 
położenia i pędu elektronu

Jak można określić położenie elektronu w atomie?

Wykorzystując zjawisko dyfrakcji promieniowania 
elektromagnetycznego 
o długości fali 

 = r

elektronu

   (Błąd oznaczenia położenia Δy = 

)

p

h

Kwantowi promieniowania 

 przypisany jest pęd (p): 

Wskutek oddziaływania z promieniowaniem elektron zmieni 
swój pęd p o Δp 

h

p

y

h

p

h

p

h

y

p

Nie można równocześnie określić z dowolną dokładnością położenia  

i pędu cząstki elementarnej

Fala materii de 
Broglie`a

:

Aby dokładniej określić położenie - 

     ,

 ale wtedy rośnie Δp

Metoda 
badawcza 
zmienia 
obiekt 
badany

v

m

h

background image

Równanie Schrödingera:

r

x

y

z

]

[

6

,

13

2

eV

n

n = 1, 2, 3, 

Funkcja własna 
(orbital):

)

(

)

(

)

(

m

l

n

r

R

Radialna część funkcji 
falowej

Kątowa część funkcji 
falowej

Liczby kwantowe:
- Główna (n)
-    Poboczna (l)
-     Magnetyczna 
(m)

1 eV = 1,6 ·10

-7

 J

Azymutalna część funkcji 
falowej

Litery 
greckie:

Psi

Phi

Theta

,

,

,

background image

Równanie Schrodingera 

(funkcja falowa ψ, ψ

2

):

  

)

(

)

(

)

(

m

l

n

r

R

1

n

l

ψ

n

,

l

,

m

 

Liczby kwantowe:

Główna (

n

):            

1,  2,  3,  4, 

 5,  6,  7

Poboczna(

          

):  

0,  1,  2,  

3,  4, …, n-1

Magnetyczna(    

          

):      

-l,  0,  l

Spinowa(s):                         

-1/2, 1/2

l

l

m

                           2

           0                              1

           0               -1            0           
  1
    

-1/2   1/2         -1/2   1/2   -1/2   1/2   

-1/2  1/2

2

n - Nr okresu (powłoki)

l – Typ podpowłoki

m – Typ orbitala

background image

KONFIGURACJA 

ELEKTRONOWA ATOMU

Liczby kwantowe:

Główna (n):      1,  2,  3,  4,  
5,  6,  7

Poboczna(l):          0,  1,  2,  
3,  4

Magnetyczna(m):       -l,  0,  
l

Spinowa(s):                 -1/2, 
1/2

1s

2

2s

2

2p

6

3s

2

3p

6

4s

2

3d

10

4p

6

5s

2

4d

10

5p

6

6s

2

4f

14

5d

10

6

p

6

7s

2

5f

14

6d

8

l

0

1

2

3

s

2

p

6

d

10

f

14

n

1

2

3

4

5

6

7

2

                           2

           0                              1

           0               -1            0           
  1
    

-1/2   1/2         -1/2   1/2   -1/2   1/2   

-1/2  1/2

background image

Na podstawie konfiguracji 

elektronowej atomu określić 

położenie pierwiastka 

w układzie okresowym 

i opisać jego właściwości 

chemiczne

background image

Przykład 1. 

Podaj konfigurację elektronową atomu 

pierwiastka o liczbie atomowej Z = 15.

 

15

X:

 

1s

2

2s

2

2p

6

3s

2

3p

3

  ; 

15

X:

 

[Ne]

 

3s

2

3p

3

 

1

2

3

4

5

6

7

1  2             3  4  5  6  7  8  9  10  11  12     13  14  15  16  17     18

s

d

p

p

6

4f

14

5f

14

Metale

M e t a l e

Niemetale

- Pierwiastek 

bloku

 

- 15 grupa, 3 okres, niemetal 

- Stopień utlenienia: od -III do V 

l

0

1

2

3

s

2

p

6

d

10

f

14

n

1

2

3

4

5

6

7

Zewnętrzna 

podpowłoka 

walencyjna 

określa 

przynależność 

pierwiastka do 

określonego 

bloku w 

układzie 

okresowym

background image

Przykład 2. 
Podaj konfigurację elektronową atomu pierwiastka o liczbie 
atomowej Z = 25.

 

l

0

1

2

3

s

2

p

6

d

10

f

14

n

1

2

3

4

5

6

7

                             25

X:

 

1s

2

2s

2

2p

6

3s

2

3p

6

4s

2

3d

5

 

25

X:

 

[Ar]

 

4s

2

3d

5

1

2

3

4

5

6

7

1   2              3   4   5   6   7   8   9   1 0   1 1   1 2      1 3   1 4   1 5   1 6   1 7      1 8

s

d

p

p

6

4 f

1 4

5 f

1 4

M e t a le

M  e  t  a  l  e

N ie m e t a le

  

-Pierwiastek 

bloku

 

d

, metal,  7 grupa,  4 okres,

-Stopień utlenienia: od 0 do VII

 

background image

Przykład 3. 

Podaj konfigurację elektronową atomu 

pierwiastka o liczbie atomowej Z = 31. 

l

0

1

2

3

s

2

p

6

d

10

f

14

n

1

2

3

4

5

6

7

     31

X:

 

1s

2

2s

2

2p

6

3s

2

3p

6

4s

2

3d

10

4p

      

 

    

31

X:

 

[Ar]

 

4s

2

[3d

10

]

4p

1

 

1

2

3

4

5

6

7

1   2              3   4   5   6   7   8   9   1 0   1 1   1 2      1 3   1 4   1 5   1 6   1 7      1 8

s

d

p

p

6

4 f

1 4

5 f

1 4

M e t a le

M  e  t  a  l  e

N ie m e t a le

  

- Pierwiastek 

bloku p

,  metal, 13 grupa, 4 okres,  

     stopień utlenienia:   od 0 do III

background image

Przykład 4.

Podaj wartości liczb kwantowych elektronów 

walencyjnych w atomie     

pierwiastka o liczbie atomowej Z=7.

l

0

1

2

3

s

2

p

6

d

10

f

14

n

1

2

3

4

5

6

7

7

X:

 

1s

2

2s

2

2p

3

7

X:

 

[He]

 

2s

2

2p

3

1

2

3

4

5

6

7

1  2             3  4  5  6  7  8  9  10  11  12     13  14  15  16  17     18

s

d

p

p

6

4f

14

5f

14

Metale

M e t a l e

Niemetale

background image

Zakaz Pauliego:

Zakaz Pauliego: 

Określony poziom energetyczny atomu obsadzony 

może być tylko  przez jeden elektron

 

 

7

X: [He] 

2s

2

2p

x

1

2p

y

1

2p

z

1

1

2

3

4

5

n

2

2

2

2

2

l

0

0

1

1

1

m

0

0

-1

0

+1

s

-1/2

+1/2

-1/2

-1/2

-1/2

Reguła 

Reguła 

Hunda:

Hunda:  

background image

Reguła Hunda:

Reguła Hunda:  

Elektrony w atomie obsadzają najniższe 

dostępne  
                            poziomy energetyczne
 

 7

N:

 

1s

2

2s

2

2p

z

1

2p

y

1

2p

x

1

  

8

O:

 

1s

2

2s

2

2p

z

2

2p

y

1

2p

x

1

  

background image

Elektroujemność pierwiastka (E)

 

- Wg Mullikena:

                

E

PJ PE

130

- Potencjał jonizacji (PJ):    

A  +

  ε

1

  

-> A

+

- Powinowactwo elektronowe (PE):   

B  +  

–1

e  +

  ε

2

 

 

-> B

 

62

,

96

B

B

A

A

B

A

D

D

D

ΔE

 

0,208·Δ

1/2

 

- Wg Paulinga:

 

ΔE

(NaF)

 

= 0,208·Δ

1/2 

= 3,1 => 

E

Na

 = 0,9

ΔE

(CS

2

)

  

= 0,208·Δ

1/2 

= 0,0 => 

E

S

 = 2,5

Przyjęto, że:

        

E

F

 

= 4,0

                              

E

C

 

=

 

2,5 

  

Gdzie: 

 Δ  -  energia rezonansu w [kJ/mol]

                    D

A -B

 - energia dysocjacji wiązania w [kJ/mol]

      

                                                                                                      
                                                                                                      
                                                                            

background image
background image

Wzrost elektroujemności (E). 

Wzrost niemetaliczności, właściwości utleniających

 

Zmniejszanie się elektroujemności (E). 

Wzrost właściwości metalicznych, redukujących

NIEMETALE

E

F

 = 4,0

METALE

E

Cs

 = 0,7

background image

WIĄZANIA CHEMICZNE

WIĄZANIA CHEMICZNE

 

 

Energia utrzymująca atomy lub jony w określonej 

odległości:

 

1.

 

Oddziaływanie 

elektrostatyczne

2. Oddziaływanie 

kowalencyjne

-

Wiązania jonowe

Wiązania jonowe

     

(pierwiastek o dużej

 

E

 

+ pierw. o 

małej

 

E

)

 

ΔE >1,8

                      

q-

    

q-

q-

q-

q+

Prawo Coulomba:

 

2

2

1

r

q

q

k

F

2

2

9

10

0

,

9

C

m

N

k

Typy wiązań chemicznych:

1.

Wiązania jonowe

2.

Wiązania metaliczne

3.

Wiązania atomowe 
spolaryzowane

4.

Wiązania kowalencyjne

5.

Wiązania koordynacyjne

Oddziaływania 

międzycząsteczkowe:

1.

Oddziaływania Van der 
Waalsa

2.

Wiązania wodorowe

background image

Wiązanie metaliczne

Wiązanie metaliczne

  

(Atomy pierwiastków. o małej

 

E

)

 

-e  -e  -e  -e  -e  -e  –e –e –e –
e –e  

 

 

 
 

Me

+q

  Me

+q

  Me

+q

 Me

+q

 Me

+q

  Me

+q

 

Me

+q

 Me

+q

  
  
 
 
  
   
   

Wiązanie kowalencyjne

Wiązanie kowalencyjne

    

(Atomy pierwiastków o dużej

 E

)

, ΔE < 1,8

 

background image

-

Wiązanie koordynacyjne

Wiązanie koordynacyjne

   

(

akceptor elektronów

 

+

 donor 

elektronów

 

)

-

Wiązanie wodorowe

Wiązanie wodorowe

 

 

(Oddziaływanie międzycząsteczkowe)

 

[ALn]

x

n - Liczba ligandów w jonie 

kompleksowym

   x - Ładunek elektryczny 

jonu kompleksowego.

Wzór związku

Nazwa związku

[Ag(NH

3

)

2

]Cl

Chlorek diaminasrebra

[Pb(OH)

4

]Cl

2

Dichlorek 

tetrahydroksoołowiu(VI) 

[Al(OH)

2

]NO

3

Azotan(V) dihydroksoglinu

[Zn(NH

3

)

6

]Cl

2

Dichlorek 

heksaaminacynku(II)

K

3

[Fe(CN)

6

]

Heksacyjanożelazian(III) 

potasu

1.Masa molowa wody wynosi 18 g/mol, a butanu 58 g/mol. Jak wyjaśnić fakt, że w 

warunkach 

   standardowych woda jest cieczą, a butan gazem?
2. Który ze związków ma wyższą temperaturę wrzenia?
    a) etanol czy eter dimetylowy,         b) glikol czy aceton 

O

H

H

O

H

H

O

H

H

O

H

H

O

H

H C-H C

3

2

O

H

H C-H C

3

2

O

H C

3

H C

3

C

H C

3

H C

3

O

background image

Związki jonowe

Związki chemiczne:

Związki chemiczne:

Związki kowalencyjne

Cechy związków 
jonowych:

 

 

1.  Duża  wartość  energii  wiązania  chemicznego  (tysiące 

kJ/mol)

 

 

2. Duża twardość

 3. Wysoka temperatura topnienia
 4. Wysoka temperatura wrzenia
 5. Dobra rozpuszczalność w rozpuszczalnikach polarnych (w 
wodzie)
 6. Dobre przewodnictwo elektryczne w stanie stopionym lub 
rozpuszczonym
 


Document Outline