STRUKTURA ATOMA Proton Neutron Elektron

Transcript

1 STRUKTURA ATOMA

2 STRUKTURA ATOMA Čestica Simbol Masa, kg Naelektrisaje, C Proto p +, , Neutro 0, Elektro e - 9, , Prečik jezgra je 0000 puta maji od prečika atoma, a čii 99,9% mase atoma. -Najveći deo atoma je prostor ispuje oblakom egativog aelektrisaja.

3 ATOMSKI BROJ I MASENI BROJ NUKLEARNI SIMBOL ELEMENTA: A Z X A MASENI BROJ = broj protoa + broj eutroa Z ATOMSKI (redi) BROJ = broj protoa Hemijski elemet se sastoji od atoma istog atomskog broja, Z. Z određuje položaj elemeta u Periodom sistemu i jedak je broju protoa, odoso broju elektroa.

4 STRUKTURA ATOMA 8 (?) hemijskih elemeata, od toga 94 (?) u prirodi P O R E K L O E L E M E N A T A V e l i k i p r a s a k oko godia

5 p + + e - + ν e t / =,3 mi H Svemir: 88,6 at.% H,3 at.% He 99,9 at.% 0, at.% ostali (O, C, Ne, N, Mg, Si, Fe, S) atieutrio Zvezde kao termoukleari reaktori (proces fuzije)! Zemlja: (zemljia kora, atmosfera i hidrosfera) Elemet mas.%. O 45,5 Si 7, Al 8,3 Fe 6, Ca 4,6 Mg,7 Na,3 K,8 Ti 0,44 0. H 0,4 Σ 99,08 ostali 0,9

6 Istorijski pregled razvoja ideje o atomu Demokrit 400 p..e. Dalto 803 Tomso 903 Raderford 9 Bor 93 Ajštaj, Hajzeberg, Šrediger, Čedvik 930

7 Istorijski pregled razvoja ideje o atomu Demokrit (400 godia p.. e.) grč. atomos - edeljiv Dalto (803) - hem. elemet sastoji se od atoma jedakih svojstava i jedake mase - ema trasmutacije atoma (elemeata) - reakcijom atoma dva ili više elemeata astaju jedijeja Tomso (903) model pudiga sa šljivama a osovu otkrića pozitivog i egativog aelektrisaja, to jest elektroa i pozitivih joa Raderford (9) plaetari model - a osovu svog ogleda (otkriće jezgra) Bor (93) a osovu elektroskih spektara atoma H

8 Bor i Zomerfeld (96) a osovu fie strukture atomskih spektara težih atoma 99. Raderford dokazuje postojaje protoa kao idividuale čestice. Šrediger i drugi (96) Čedvik (otkriće eutroa, 93) Daas: puo subatomskih čestica (pozitro, atieutro, eutrio i atieutrio, razi mezoi, kvarkovi, bozo, itd.) NIŠTA NOVO O ELEKTRONU!

9 Svojstva elektroa pozata pre Tomsoovog modela: e - /m e =, C g - m e = m(h)/837 m e = 9, kg e - =, C RADERFORDOV MODEL ATOMA prethodi mu otkriće radioaktivog raspada: α-zraci (čestice) - 4 He+ β-zraci (čestice) - e - γ-zraci - elektromageti talasi Rutherford.exe Uvećai prikaz:

10 Kuloove sile verovato ajvažije sile u hemiji! Kuloov zako apisa a raze ačie: F Q Q Ze = + = = 4πε 0 r 4πε0 r 4 πε 0 e r

11 Elektromageti talasi spektar ν = c / λ; E = h ν; E = h c / λ; λ νh Eh Vidljiva oblast: m lj u b i č a s t a p l a v a z e l e a ž u t a o r a ž c r v e a Svaku boju u spektru određuje skup svetlosih zraka defiisaih λ, koje mogu da se izmere! 400 m 800 m

12 Vidljivo zračeje Boja hemijskih jedijeja, rastvora i predmeta je posledica apsorpcije i refleksije svetlosti Propuštajem sopa vidljive svetlosti kroz prizmu dolazi do razlagaja svetlosti i astaje KONTINUALNI emisioi spektar (čvrste supstace daju kotiuali spektar!) λ, m

13 DISKONTINUALNI (liijski) emisioi spektar atoma H (gasovite supstace daju liijski spektar!) DISKONTINUALNI (liijski) apsorpcioi spektar atoma H (deo tzv. Balmerove serije) Svaki elemet ima karakterističa elektromageti spektar a osovu koga se može idetifikovati, pa čak i kvatitativo odrediti. Elektroski spektri mogu se povezati sa apsorpcijom i emisijom eergije od strae elektroa, ali je pitaje zašto su oi DISKONTINUALNI?

14 Nils Bor i Borovi postulati - Elektro se kreće po kružim putajama orbitama. - Dozvoljee su samo eke orbite, =,, 3,... - Elektro koji se kreće po orbiti e emituje eergiju. - Kada elektro prelazi a višu orbitu dolazi do apsorpcije eergije, kada prelazi a ižu orbitu dolazi do emisije eergije. pobuđeo (ekscitovao) staje stacioaro staje Suštia: eergija elektroa je kvatovaa, otuda i aziv KVANTNO-MEHANIČKI MODEL ATOMA.

15 Matematički opis Borovog modela mυ impuls elektroa (m = m e ); rπ dužia orbite h mυrπ = h () m υ r = = h mυ r ugaoi momeat elektroa π privlača (Kuloova) sila = cetripetala sila: e mυ = 4πε () 0 r r kada se () izrazi po υ =..., zamei u () i sredi dobija se: ε 0h r = πme = : r = a 0 = 5,9 pm 53 pm = : r = 4a 0 = 3: r 3 = 9a 0 = 4: r 4 = 6a 0... (a 0 Borov radijus) r = a 0 poluprečik orbite

16 E = E k + E p E E k p = mυ = 4πε 0 e r υ =... iz () r =... E 0 4 me = 8ε h E = k (zamo!) ENERGIJA ELEKTRONA h E Svojstva elektroa u atomu H: r 5,9 pm υ,9 0 6 m s - t E,5 0-6 s -3,6 ev ev =, J E m = N A E = -3 kj mol -

17 Eergija pobuđivaja elektroa, ΔE, i serije spektralih liija c E E = ΔE = hν = h = hc λ λ E = ; E = (zamo!) 0 4 me = λ 8ε h = R λ R =, m - Ridbergova kostata = f Serije liija: =cost., = +, +,, 6, 7 k ako je E = = Eergija joizacije, E i : A(g) A(g) + + e - E početo (pobuđeo) staje krajje (osovo) staje Bohr.exe = Balmer =3 Paše =4 Braket =5 Pfud (videti kasije!)

18 KVANTNI BROJEVI glavi kvati broj l orbitali kvati broj m l mageti kvati broj m s spiski kvati broj Potpuo opisuju položaj i eergetsko staje svakog elektroa u atomu.

19 glavi kvati broj (ajva (ajvažiji iji za određivaje eergije) ljuska K L M N O P Q (sloj, glavi ivo) Borov model ije mogao da objasi fio cepaje liija elektromagetog spektra a više bliskih liija (bez dejstva magetog polja ili sa jim): maget λ u agstremima (Ǻ), Ǻ = 0-0 m = 0-8 cm

20 Zomerfeld: osim kružih postoje i eliptiče orbite l - sporedi (orbitali, azimutski) kvati broj l = 0,,, s p d f pr. za = sledi l = 0 (s), za = sledi l = 0 i (s, p) itd. s sharp (oštra) p pricipal (glava) d diffuse (difuza) f fudametal (osova) Savremei ači pisaja: s, s, p, 3s, 3p, 3d, 4f - pokazuje oblik (eliptičost) putaje i određuje podljusku (eergetski podivo)!

21 m l - mageti kvati broj (u ekim kjigama samo m) m l = -l... -3, -, -, 0,,, 3... l pr. za l = 0 sledi m l = 0, za l = sledi m l = -, 0, Suštia je da elektricitet (elektro) u kretaju stvara mageto polje koje iteraguje sa spoljašjim magetim poljem. - pokazuje usmereost orbite u prostoru i određuje pod-podivoe, ali tek u magetom polju!

22 m s - spiski kvati broj (kvati broj spia, spi) m s =+ ½, -½ pokazuje smer rotacije elektroa oko sopstvee ose! ili Paulijev pricip isključeja: u atomu e mogu postojati dva elektroa sa jedakim kvatim brojevima. Posledice: - maksimala broj elektroa a jedoj orbiti (tri kvata broja su jedaka, samo se mogu razlikovati po spiu, m s ): - maksimala broj elektroa a podljusci: s, p 6, d 0, f 4 - maksimala broj elektroa a ljusci:.

23 PRIMERI ljuska broj e K L M N O P Q Nivoi se popujavaju elektroima po složeijim pravilima. p s 3 l m l m s

24 PRIMERI, dalje Ako je glavi kvati broj = 4, apisati sve moguće vredosti ostalih kvatih brojeva. Objasiti koji od setova kvatih brojeva ije moguć: a) (4,,, 0) ili (3,,, +½) b) (3, 0, 0, ½) ili (,,, ½) Kada je =, vredosti l mogu da budu 0 i. Kada je l =, vredosti m l mogu da budu, 0 i, a podivo se obeležava sa p. Kada je l =, podivo se aziva d podivo. Kada je podivo ozače sa s, vredost l je 0, a m l ima vredost 0. Kada je podivo ozače sa p, u jemu se alaze 3 orbitale. Kada je podivo ozače sa f, ima 7 vredosti m l i u jemu se alazi 7 orbitala.

25 Redgesko zračeje i Mozlijev zako - Redgeski zraci (X-zraci) su elektromageti talasi dužie od 0-8 do o 0 - m (male λ, velike E - reda veličie kev). - redgesko zračeje potiče od elektroa iz uutrašjih ivoa, čak od elektroa ajbližih jezgru atoma metala. Mozli je pratio talase dužie, λ, redgeskog zračeja u zavisosti od metala aode i jegovog položaja u Periodom sistemu (takođe postoji više liija).

26 Za tzv. Kα-liiju važi: = k Z λ λ ( Z ) ili = k ( ) Z ATOMSKI (redi) BROJ Hemijski elemet se sastoji od atoma istog atomskog broja, Z. Z određuje položaj elemeta u Periodom sistemu i jedak je broju protoa, odoso broju elektroa. Nastaak redgeskog zračeja: Z- zači da elektroi zasejuju jeda drugog privlača sila jezgra u majoj meri deluje a spoljašje elektroe jer je jezgro delimičo zaklojeo uutrašjim elektroima.

27 Za kraj, Borov model atoma tačo opisuje atom vodoika, ali e i ostale atome. Ipak r e F πε = Atom H Ostali atomi 0 4 r Ze F πε = ( ) f r = = Z f r = f E = Z f E = R λ ( ) = R Z f λ sledi: Z h; F h; r ; E ; /λ h (λ, ν h,e h)