To tylko jedna z 3 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Atomy wieloelektronowe, układ okresowy pierwiastków Posługując się zasadą Pauliego można określić jakie stany w atomie będą obsadzane. Rozpatrzmy np. jądro neonu Z = 10. Jeżeli w pobliżu jądra umieścimy jeden elektron to zajmie on orbital n = 1. Tak samo będzie z drugim elektronem (inny kierunek spinu). Te dwa elektrony zapełnią orbitę n = 1. Pozostałe 8 elektronów zapełni orbitę o n = 2, czyli cztery orbitale ( l , ml ) = (0,0), (1,1), (1,0), (1,–1). W ten sposób rozpatrzymy przewidywaną przez teorię kwantową strukturę niektórych pierwiastków. Z = 1, Wodór Jedyny elektron znajduje się w stanie n = 1, o energii E = – 13.6 eV. Tak więc energia wiązania czyli energia jonizacji atomu wodoru wynosi 13.6 eV. Oznacza to, że minimalne napięcie potrzebne do zjonizowania atomu wodoru wynosi 13.6 V. To minimalne napięcie nazywamy potencjałem jonizacyjnym . Z = 2, Hel Zacznijmy od jonu helu, He+, który składa się z jądra oraz jednego elektronu. Mamy układ podobny do wodoru tylko inna jest siła elektrostatyczna działająca na elektron (większa o czynnik Z ). Energia jest dana wzorem analogicznym jak w modelu Bohra eV 6 . 13 8 2 2 2 2 1 2 2 2 0 4 2 n Z n Z E n h me Z E − = = − = ε Ze względu na czynnik Z 2 energia jonizacji He+ wynosi 4·13.6 eV = 54.4 eV. Wartość ta zgadza się ze zmierzonym potencjałem jonizacji. Jeżeli teraz dodamy drugi elektron na powłokę n = 1 to przez połowę czasu będzie on bliżej jądra niż pierwszy i będzie „czuł” ładunek jądra Z , a przez połowę czasu będzie dalej więc będzie „widział” jądro o ładunku Z i 1 elektron czyli „obiekt” o ładunku ( Z – 1). Prosta średnia arytmetyczna tych dwóch wartości daje efektywny ładunek Zef = 1.5e jaki „czują” elektrony w atomie helu. Możemy teraz uogólnić wzór poprzedni do postaci eV 6 . 13 2 2 n Z E ef − = Na podstawie tak oszacowanego ładunku efektywnego otrzymujemy potencjał jonizacji równy około (1.5)2·13.6 V = 30 V. W rzeczywistości elektrony nie tylko ekranują ładunek jądra ale też odpychają się nawzajem (dodatnia energia potencjalna), więc energia wiązania powinna być mniejsza. Wyznaczony doświadczalnie potencjał jonizacyjny helu wynosi 24.6 V i jest największy dla wszystkich pierwiastków. Żadna siła chemiczna nie może dostarczyć takiej energii, która jest potrzebna do utworzenia He+. Gdybyśmy spróbowali utworzyć ujemny jon He- to dodatkowy elektron obsadzi powłokę n = 2 o dużo większym promieniu niż n = 1, na której są już dwa elektrony. Ładunek efektywny widziany
(…)
… pierwiastków, w których
zakończyło się właśnie zapełnianie powłoki p jest bardzo trudne (gazy szlachetne).
W ten sposób na gruncie mechaniki kwantowej (z uwzględnieniem spinu elektronu) można
przeanalizować własności wszystkich pierwiastków.
…
… elektronowym.
Kontynuując powyższy schemat można napisać konfigurację elektronową dowolnego atomu.
Okazuje się jednak, że w niektórych przypadkach obserwowane konfiguracje nie pokrywają się z
obserwowanymi. Wnioskujemy, że różnice energii pomiędzy niektórymi podpowłokami muszą być
tak małe, że w pewnych wypadkach może zostać odwrócona kolejność ich zapełniania. Można to
zobaczyć na rysunku poniżej…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)