Kwantowy model atomu

Komentarze

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

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