Pytanie nr1:
Wewnętrzna budowa atomów. Równanie Schroedingera. Atom wodoru. Liczby kwantowe.
Orbitale.
1.WEWN
TRZNA BUDOWA ATOMÓW:
Atom to najmniejsza cząstka pierwiastka chemicznego, składa się z jądra, zawierającego
dodatnio naładowane protony i obojętne neutrony, oraz powłoki ujemnie naładowanych
elektronów. W atomie obojętnym liczba elektronów równa się liczbie protonów.
Liczba protonów w jądrze (tzw. Liczba atomowa) określa rodzaj pierwiastka. Atomy, które
mają tą samą liczbę protonów, lecz różne liczby neutronów nazywamy izotopami.
Jądro skupia prawie całą masę atomu (gęstość jądra 1014 g/cm3, śred. 10-12  10-13 cm).
Protony i neutrony (nukleony) są w jądrze powiązane siłami jądrowymi.
Masa jądra jest mniejsza od sumy mas tworzących go nukleonów. Różnica tych mas stanowi
energię wiązania jądra atomu, część tej energii wydziela się podczas rozszczepiania jądra
atomowego.
2.RÓWNANIE SCHROEDINGERA:
È - funkcja falowa
ÈÈ* - gÄ™stość prawdopodobieÅ„stwa wystÄ™powania elektronu
2
ëÅ‚ öÅ‚
hð
ìÅ‚- " +V = E¨
÷Å‚
ìÅ‚
2m0 ÷Å‚¨
íÅ‚ Å‚Å‚
gdzie:
E  energia
m  masa spoczynkowa
0
V  potencjał
- ke2 e2
V = =
r 4 µ0r
h
hð =
h  stała Planka
2 
2 2 2
ëÅ‚ ´ ´ ´ öÅ‚
ìÅ‚
" = + + ÷Å‚
- laplasjan
ìÅ‚
´x2 ´y2 ´z2 ÷Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
istnieją numeryczne metody rozwiązania tego równania.
FunkcjÄ™ falowÄ… można przedstawić jako części zależnej od kÄ…tów Õ oraz od promienia:
È=Y(È,Õ) R (r)
n
3.ATOM WODORU:
1
Atom wodoru składa się z jądra i elektronu. Średnica po której porusza się elektron wynosi 1Ao
(anksztrem), co w przybliżeniu wynosi 0.1 nm. Daje to średnicę około 0.53 Ao.
Widmo wodoru wygląda następująco:
+
10-13cm
"En H" 102n [eV]
2n x 2
¨( x) = Ä… Å"sin Ò! Ä… =
l l
4.LICZBY KWANTOWE:
Liczby kwantowe sÄ… to liczby przedstawiajÄ…ce stan atomu.
Zaliczamy do nich:
" Główną liczbę kwantową n (n=1,2,3...)  liczba powłok (K L M N ... ) na których
może być odpowiednio 2, 8, 18,32,... elektronów
" PobocznÄ… liczbÄ™ kwantowÄ… L (0÷(n-1)) np.: 0 1 2 3 Ò! s p d f
" MagnetycznÄ… liczbÄ™ kwantowÄ… m (l ... 0 ... l)
" Spin s (+1/2, -1/2)
5.ORBITAL:
Jest to funkcja określająca stan elektrony w atomie (orbital atomowy) lub cząsteczce (orbital
cząsteczkowy). Moduł funkcji podniesiony do kwadratu określa prawdopodobieństwo
znalezienia elektronu w danym miejscu w atomie (czÄ…steczce ).
Pytanie 2.
Wiązania miedzy atomami. Natura wiązań jonowych i kowalencyjnych. Przykłady.
1.WI
ZANIA CHEMICZNE - wiązania pomiędzy określonymi atomami w trwałym pod
względem chemicznym układzie (cząsteczki lub jej fragmencie, krysztale kowalencyjnym),
powstaje dzięki elektronom głównie walencyjnym; energia wiązań chemicznych wynosi zwykle
od kilkudziesięciu do kilkuset kcal/mol; cechami charakterystycznymi wiązań chemicznych są:
nasycenie - (atomy mogą łączyć się za pomocą wiązań chemicznych tylko w pewnych stałych
stosunkach);
kierunkowość - (między wiązaniami chemicznymi występują ściśle określone kąty).
WI
ZANIA ATOMOWE - (KOWALENCYJNE), - wiÄ…zania chemiczne powstajÄ…ce w
skutek utworzenia uwspólnionej pary elektronów wiążących, przy czym jeden elektron pochodzi
od jednego atomu, a drugi od drugiego, np. wiÄ…zanie czÄ…steczkowe wodoru H
2
WI
ZANIA JONOWE - (ELEKTROSTATYCZNE) - wiązania chemiczne powstałe w
wyniku elektrostatycznego przyciągania się różnoimiennych naładowanych jonów, powstających
2
w skutek przejścia elektronu walencyjnego od jednego atomu do drugiego (o większej
elektroujemności); występują w cząsteczkach halogenków metali alkalicznych NaCl
Materiały posiadające dany typ wiązań charakteryzują następujące właściwości:
WI
ZANIA JONOWE - silnie nieskierowane, duża liczba koordynacyjna, średnia gęstość, duża
twardość, wysoka temperatura topnienia.
WI
ZANIA KOWALENCYJNE - silnie skierowane, mała liczba koordynacyjna, mała gęstość,
http://notatek.pl/budownictwo-opracowane-pytania-na-egzamin?notatka
duża twardość, wysoka temperatura topnienia
LICZBA KOORDYNACYJNA - liczba najbliższych atomów lub jonów otaczających dany atom
lub jon sieci krystalicznej, lub liczba wiązań koordynacyjnych utworzonych przez jon centralny,
w zwiÄ…zkach kompleksowych.
Pytanie 3.
Struktura diamentu. Struktura sfalerytu. Porownac właściwości grafitu i diamentu.
Struktura diamentu .Diament posiada wiÄ…zania kowalencyjne-sÄ… silnie kierunkowe ,co rzutuje na
ułożenie w przestrzeni atomów.
Struktura diamentu Struktura grafitu
V
a * 3
atomowe
r = daje wypełnienie
3
10
a
komórka elementarna posiada osiem atomów czyli
3 a * 3
8* * "*( )
wyp.= =0,34 =34%
4 10
a
Ze wzrostem liczby atomowej rośnie  a .
 a [nm] 0,356 dla diamentu.
Wpływ struktury na właściwości.
diament-twardy, doskonały izolator. Stosuje się przy produkcji ściernic ,otrzymywany przez
mielenie odpadków .Otrzymuje się z kopalni a od 1955 sztucznie. Do produkcji potrzeba
ciśnienie rzędu GPa i temperaturze ok. 3000K. Stosuje się efekt wybuchowy.
3