2212787660

9

Proseminarium III

Zasada nieoznaczoności, podstawy mechaniki kwantowej, konfiguracja elektronowa atomów i jonów i jej powiązanie z właściwościami atomów

Definicje i wzory

Zasada nieoznaczoności Heisenberga: Ap Ax > h 12, gdzie fi = h / 2n, Ap - niepewność pędu cząstki, Ax -niepewność położenia cząstki (wzdłuż osi x).

Orbital atomowy - jednoelcktronowa funkcja falowa, opisująca stan pojedynczego elektronu w atomie, zależna od w spółrzędnych przestrzennych tego elektronu; (dla stanu niestacjonarnego jest także funkcją czasu). Niemetale: H, C, N, P, O, S, F, Cl, Br, I, At, He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.

Półmetale: B, Si, Ge, As, Sb, Se, Te, Po.

Elektroujemność - miara zdolności atomu do przyciągania pan elektronowej, tworzącej wiązanie chemiczne z innym atomem; (oprócz tej klasycznej definicji Paulinga, proponowano definicje bardziej uogólnione). Najczęściej stosowana skala Paulinga przypisuje atomowi każdego pienviastka tę samą wartość liczbową elektroujemności. bez względu na jego stan walencyjny. Różnicę elektroujemności między atomami dwóch pierwiastków połączonych wiązaniem obliczono z różnicy eksperymentalnej energii wiązania kowalencyjnego spolaryzowanego między nimi i oszacowanej średniej energii wiązania czysto kowalencyjnego, a następnie otrzymano wartości bezwzględne elektroujemności przyjmując dla fluoru najwy ższą elektroujemność równą 4. Energia jonizacji - najmniejsza energia, potrzebna do oderwania od atomu lub cząsteczki w fazie gazowej elektronu. Pierwsza energia jonizacji (potrzebna do oderw ania pierwszego elektronu od obojętnego atomu) jest zawsze mniejsza od każdej następnej, związanej z odrywaniem kolejnych elektronów od powstających jonów dodatnich.

Promienie atomowe - uśrednione promienie atomu, traktowanego jako kula, (co potwierdzają najnowsze zdjęcia nanoskopowe, metodą skaningowej mikroskopii tunelowej), otrzymane z podzielenia eksperymentalnej odległości między atomow ej na udziały obu atomów, równe jedynie w przypadku takich samych atomów . Dla metali stosuje się promienie metaliczne, otrzymane z odległości między sąsiednimi atomami w stanie metalicznym, dla niemetali promienie kowalencyjne, z odległości między jądrami atomów związanych wiązaniem kowalencyjnym, albo promienie van der Waalsa. z odległości między sąsiednimi atomami w krysztale molekularnym, a więc oddziałujące ze sobą słabymi silami van der Waalsa.

Promienie jonowe - analogicznie do promieni atomowych, otrzymuje się z doświadczalnych, kry stalograficznych odległości między jądrami kationu i anionu w kry sztale jonowym, (będących sumą promieni jonowy ch obu jonów) w oparciu o różne modele, np. w najpopularniejszej skali Paulinga założono, że objętości jonów są proporcjonalne do ich efektywnych ładunków-, czyli ładunku jądra zmniejszonego wskutek ekranowania przez elektrony.

W układzie okresowym promienie atomowe i jonowe (dla jonów' o tej samej liczbie ładunkowej) rosną w dól grupy, gdyż z każdym nowym okresem zwiększa się liczba powłok elektronowy ch. Natomiast wzdłuż okresu promienie atomowe pierwiastków grup głównych z lewej strony w prawą maleją, z powodu silniejszego przy ciągania elektronów' przez jądro atomowe, zwiększające swój ładunek.

Promień kationu jest zawsze mniejszy, a promień anionu w iększy niż macierzy stego atomu.

Zadania i problemy

1.    Elektron przebywa w atomie wodoru w obszarze wokół jądra o średnicy około 0.10 nm. Oszacować nieoznaczoność jego pędu i prędkości. Masa elektronu m = 9.1 ' 10‘³¹ kg. Dla porównania obliczyć w ielkość pędu i prędkości elektronu poruszającego się w polu elektrycznym o różnicy potencjałów 1.0 V.

2.    Jakie liczby kwantowe charaktery zują elektron w atomie? Podać nazwę, zapisać symbol i zakres wartości, które mogą przyjmować.

3.    Ile jest możliwych orbitali i maksymalnie elektronów na pow łoce o określonej liczbie n?