Kwantowy model atomu
Transkrypt
Kwantowy model atomu
Kwantowy model atomu Równanie Schrödingera we współrzędnych sferycznych Separacja względem współrzędnych Liczby kwantowe - główna liczba kwantowa (n = 1,2,3...) kwantuje energię elektronu (numer orbity) -poboczna liczba kwantowa (l = 0,1,...,n − 1) oznacza wartość bezwzględną orbitalnego momentu pędu L (numer podpowłoki na której znajduje się elektron) -magnetyczna liczba kwantowa (ml = − l,..., − 1,0,1,...,l) opisuje rzut orbitalnego momentu pędu na wybraną oś. -spinowa liczba kwantowa S oznacza spin elektronu. Jest on stały dla danej cząstki elementarnej i w przypadku elektronu wynosi 1/2. -magnetyczna spinowa liczba kwantowa (ms = − m,m = 1 / 2, − 1 / 2) pokazuje, w którą stronę skierowany jest spin J=L+S Wektory orbitalny i spinowy sumują się. Spin i struktura subtelna Struktura subtelna: ruch elektronu wokół jądra sam wytwarza pole magnetyczne, co powoduje rozszczepienie linii widmowych Tzw. oddziaływanie spin-orbita Struktura subtelna wodoru Dublet sodowy Znaczenie liczb kwantowych Energia elektronu zależy od liczby głównej n Poboczna (orbitalna) liczba kwantowa jest związana z momentem pędu elektronu E ( n) = − me Z 2 e 4 1 (4πε 0 )2 2h 2 n 2 L = l (l + 1)h Doświadczenie Einsteina – de Haasa Znaczenie liczb kwantowych Energia elektronu w polu magnetycznym zależy od liczby m (zjawisko Zeemana). Podobny efekt obserwowany w silnym polu elektrycznym – zjawisko Starka E p = − µ B ml B Doświadczenie Sterna-Gerlacha: całkowity moment magnetyczny atomu srebra jest równy spinowemu momentowi magnetycznemu pojedynczego elektronu µs. Może on przyjmować dwie wartości : +1/2 i –1/2 Powłoki elektronowe Za powłokę elektronową wokół danego atomu uważa się zbiór orbitali atomowych mających tę samą główną liczbę kwantową n Powłoki elektronowe K,L,M,N,O,P,Q 2n2 elektronów na powłoce Zasady obsadzania poziomów Obsadzanie zgodnie z minimum energii potencjalnej Zakaz Pauliego: w atomie żadne dwa elektrony nie mogą mieć tej samej czwórki liczb kwantowych: n, l, ml, ms Efekt Sommerfelda: Stany o różnych wartościach liczby kwantowej l są rozszczepione. Wcześniej obsadzane są stany o niższej liczbie kwantowej l W przypadku orbit eliptycznych (mała liczba kwantowa l) elektron może znaleźć się w pobliżu jądra (mniejsze ekranowanie) – stan o wysokiej liczbie n i małej l może mieć niższą energię od stanu o mniejszej n i dużej l Rozkład przestrzenny prawdopodobieństwa-orbitale Energia zależy głównie od głównej liczby kwantowej n Funkcje własne zależą od pozostałych liczb kwantowych Degeneracja: dwu lub więcej funkcjom własnym odpowiada ta sama wartość energii Dla każdej wartości n jest n wartości l. Dla każdej wartości l jest 2l+1 wartości m Przykładowy zapis konfiguracji: 1s22s22p4 2 elektrony w stanie n=1,l=0 2 elektrony w stanie n=2,l=0 4 elektrony w stanie n=2,l=1 Zasady obsadzania poziomów Orbitale-kształty Orbitale – kształty Orbitale – kształty Orbitale – kształty Orbitale- kształty Orbitale - kształty Układ okresowy Układ okresowy Energia potrzebna do oderwania elektronu
Podobne dokumenty
F24_Mech kwant 3
główna liczba kwantowa l = 0, 1, 2, ... (n-1) orbitalna liczba kwantowa m = 0, ±1, ±2, ... ±l magnetyczna liczba kwant.
Bardziej szczegółowo