5. Ηλεκτρονικές Δομές και Περιοδικότητα

Σχετικά έγγραφα

Εξαιρέσεις στις ηλεκτρονιακές διαμορφώσεις

Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ. Παππάς Χρήστος Επίκουρος Καθηγητής

τροχιακά Η στιβάδα καθορίζεται από τον κύριο κβαντικό αριθµό (n) Η υποστιβάδα καθορίζεται από τους δύο πρώτους κβαντικούς αριθµούς (n, l)

Κεφάλαιο 8. Ηλεκτρονικές Διατάξεις και Περιοδικό Σύστημα

Νόµοςπεριοδικότητας του Moseley:Η χηµική συµπεριφορά (οι ιδιότητες) των στοιχείων είναι περιοδική συνάρτηση του ατοµικού τους αριθµού.

3. Περιοδικότητα στις ατομικές, φυσικές και χημικές ιδιότητες των στοιχείων

Ασκήσεις. 5Β: 1s 2 2s 2 2p 2, β) 10 Νe: 1s 2 2s 2 2p 4 3s 2, γ) 19 Κ: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6,

Μάθημα 12ο. O Περιοδικός Πίνακας Και το περιεχόμενό του

Μάθημα 9ο. Τα πολυηλεκτρονιακά άτομα: Θωράκιση και Διείσδυση Το δραστικό φορτίο του πυρήνα Ο Περιοδικός Πίνακας και ο Νόμος της Περιοδικότητας

3. Περιοδικότητα στις ατομικές, φυσικές και χημικές ιδιότητες των στοιχείων

ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Συντήρησης Αρχαιοτήτων και Έργων Τέχνης Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής - ΣΑΕΤ

ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟ ΙΚΟΤΗΤΑΣ : Οι ιδιότητες των χηµικών στοιχείων είναι περιοδική συνάρτηση του ατοµικού τους αριθµού.

Μάθημα 11ο. Ηλεκτρονιακή διαμόρφωση Πολυηλεκτρονιακών ατόμων-b

ΠΕΡΙΟΔΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ (1) Ηλία Σκαλτσά ΠΕ ο Γυμνάσιο Αγ. Παρασκευής

Περιοδικό Σύστημα Ιστορική Εξέλιξη

Γενική & Ανόργανη Χημεία

ΓΗ ΚΑΙ ΣΥΜΠΑΝ. Εικόνα 1. Φωτογραφία του γαλαξία μας (από αρχείο της NASA)

Estimation of grain boundary segregation enthalpy and its role in stable nanocrystalline alloy design

Κεφάλαιο 8. Ηλεκτρονικές Διατάξεις και Περιοδικό Σύστημα

Κομβικές επιφάνειες. Από τη γνωστή σχέση: Ψ(r, θ, φ) = R(r).Θ(θ).Φ(φ) για Ψ = 0 θα πρέπει είτε R(r) = 0 ή Θ(θ).Φ(φ) = 0

1.3 Δομή περιοδικού πίνακα (τομείς s, p, d, f) - στοιχεία μετάπτωσης

ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ. Δίνονται τα στοιχειά 13 Αl και 19 Κ. Να βρεθεί σε ποια περίοδο και σε ποια ομάδα του Π.Π. είναι τοποθετημένα τα στοιχειά αυτά:

Ζαχαριάδου Φωτεινή Σελίδα 1 από 21. Γ Λυκείου Κατεύθυνσης Κεφάλαιο 1: Ηλεκτρονιακή δοµή του ατόµου

Κβαντική θεωρία και ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων

ΑΤΟΜΙΚΑ ΤΟΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 4: Περιοδικό σύστημα των στοιχείων

Ασκήσεις στην ηλεκτρονιακή δόμηση των ατόμων

Εισαγωγή στη Χημεία των Μεταβατικών Μετάλλων

ΟΜΗ ΑΤΟΜΟΥ ΚΑΙ ΠΕΡΙΟ ΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ

2.2 Κατάταξη των στοιχείων (Περιοδικός Πίνακας) - Χρησιμότητα του Περιοδικού Πίνακα

Γενική & Ανόργανη Χημεία

1.2 Αρχές δόμησης πολυηλεκτρονικών ατόμων

Κεφάλαιο 8.6. Περιοδικό Σύστημα και Περιοδικές Ιδιότητες των Στοιχείων

Δομή περιοδικού πίνακα.

1.3 Δομή περιοδικού πίνακα (τομείς s, p, d, f) στοιχεία μετάπτωσης

ΘΕΜΑΤΑ ΑΠΟ ΠΜΔΧ ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΟ 1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

1. (α) Ποιες είναι οι τιμές των κβαντικών αριθμών για το ηλεκτρόνιο. (β) Ποια ουδέτερα άτομα ή ιόντα μπορεί να έχουν αυτή την ηλεκτρονική διάταξη;

Μάθημα 10 ο. Ο Περιοδικός Πίνακας και ο Νόμος της Περιοδικότητας. Μέγεθος ατόμων Ενέργεια Ιοντισμού Ηλεκτρονιακή συγγένεια Ηλεκτραρνητικότητα

Κατανομή μετάλλων και αμετάλλων στον Π.Π.

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΜΑΤΑ

1o Kριτήριο Αξιολόγησης

ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ. ΘΕΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΩΝ 1 ου ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΧΗΜΕΙΑ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1 ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 08 / 09 /2013 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Μεταβολή ορισμένων περιοδικών ιδιοτήτων

Δρ. Ιωάννης Καλαμαράς, Διδάκτωρ Χημικός. 100 Ερωτήσεις τύπου Σωστού Λάθους Στο τέλος οι απαντήσεις

Το άτομο του Υδρογόνου

Αλληλεπίδραση ακτίνων-χ με την ύλη

ΘΕΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 1 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ ( ) Χημεία Γ Λυκείου. Υπεύθυνη καθηγήτρια: Ε. Ατσαλάκη

ΛΥΣΕΙΣ. 1. Χαρακτηρίστε τα παρακάτω στοιχεία ως διαµαγνητικά ή. Η ηλεκτρονική δοµή του 38 Sr είναι: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 5s 2

ΑΝOΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕIΑ. Γεράσιµος Αρµατάς. Επίκουρος Καθηγητής Τµήµα Επιστήµης και Τεχνολογίας Υλικών

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΘΕΜΑΤΑ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ 1. Το χρώμιο έχει τέσσερα φυσικά ισότοπα με τις εξής κλασματικές αφθονίες και ατομικές μάζες: 50 Cr, 4,35%, 49,9461 amu

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 3: Ηλεκτρονική διαμόρφωση των ατόμων

Μαγνητικές ιδιότητες Υλικών με βαση τις αντίστοιχες των στοιχείων

κυματικής συνάρτησης (Ψ) κυματική συνάρτηση

ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ

Θεωρία του δεσμού σθένους

Μετά το τέλος της μελέτης του 2ου κεφαλαίου, ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να γνωρίζει τα βασικά σημεία του ατομικού προτύπου του Bohr.

Αφορά τη συμπλήρωση των τροχιακών με ηλεκτρόνια, στα πολυηλεκτρονικά άτομα. Γίνεται λαμβάνοντας υπόψη μας τρεις αρχές (aufbeau)

Αρχές δόμησης πολυηλεκτρονικών ατόμων.

Ο σύγχρονος Περιοδικός Πίνακας

Βασικά σωματίδια της ύλης

ΘΕΜΑ 1 ο 1. Πόσα ηλεκτρόνια στη θεµελιώδη κατάσταση του στοιχείου 18 Ar έχουν. 2. Ο µέγιστος αριθµός των ηλεκτρονίων που είναι δυνατόν να υπάρχουν

Περιοδικές τάσεις ιδιοτήτων των μεταβατικών μετάλλων

ΘΕΜΑ 1 ο 1. Πόσα ηλεκτρόνια στη θεµελιώδη κατάσταση του στοιχείου 18 Ar έχουν. 2. Ο µέγιστος αριθµός των ηλεκτρονίων που είναι δυνατόν να υπάρχουν

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 1: Πως τοποθετούνται τα στοιχεία στον Περιοδικό Πίνακα; 1.1 Πόσα νομίζετε ότι είναι τα στοιχεία του περιοδικού Πίνακα;

Το άτομο του Υδρογόνου- Υδρογονοειδή άτομα

Κεφάλαιο 1 Άτομα - Μόρια - Ιόντα

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 1 ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟ ΚΕΦΑΙΛΑΙΟ 1. Α) Μηχανική συνθήκη ( βελάκι σελ 3) Β) Οπτική συνθήκη (1 ο βελάκι σελ 4 )

ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΟΔΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΑΤΟΜΙΚΗ ΑΚΤΙΝΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΙΟΝΤΙΣΜΟΥ

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 1 η : Στοιχεία, Ιδιότητες. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

ΧΗΜΕΙΑ θετικής κατεύθυνσης

ΤΕΛΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ (ΦΥΕ 12) ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ Ημερομηνία εξετάσεων: 12 Ιουνίου 2005

Κεφάλαιο 39 Κβαντική Μηχανική Ατόμων

Χημικός Δεσμός. Φώτης Καρβέλης

Περιοδικός Πίνακας Περιοδικές Ιδιότητες των Στοιχείων Χρήση της διαδραστικής ιστοσελίδας «Ptable».

Ατομική Ακτίνα ατομική ακτίνα δραστικού μείωση δραστικό πυρηνικό φορτίο και ο κύριος κβαντικός αριθμός των εξωτ. ηλεκτρονίων

Ερωτήσεις στο 2o κεφάλαιο από τράπεζα θεμάτων. Περιοδικός πίνακας. Σταυρακαντωνάκης Γιώργος Λύκειο Γαζίου Page 1

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΘΕΜΑΤΑ. a. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων σε ένα άτομο τα οποία χαρακτηρίζονται με n=2 και m l =0

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΠΟΛΥΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΑ ΑΤΟΜΑ ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ

ΕΝΟΤΗΤΑ 2η:Ταξινόμηση των στοιχείων-στοιχεία με ιδιαίτερο ενδιαφέρον

1. Η Ανόργανη Χημεία και η εξέλιξή της

ΛΥΚΕΙΟ ΚΥΚΚΟΥ ΠΑΦΟΥ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΙΟΥΝΙΟΥ 2011 ΜΑΘΗΜΑ : ΧΗΜΕΙΑ ΤΑΞΗ : Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΒΑΘΜΟΣ:.

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΟ 1ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΧΗΜΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΘΕΜΑ 1. Δίνονται. h = 6,63 10 ΑΠΑΝΤΗΣΗΗ Ε 1. σχέση. οπότε έχουμε: ii) Με βάση ΘΕΜΑ 2. η: [Αr] 3d s ατομική ακτίνα. τις απαντήσεις σας.

Η δοµή του ατόµου. Ηλεκτρονική δόµηση. Από τον Δ ηµόκριτο µέχρι το σύγχρονο κβαντικό άτοµο. W. Heisenberg. E. Schrödinger W. Pauli. N. Bohr. M.

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 1 ΚΕΦ ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Γιατί ο σχηματισμός του CΗ 4 δεν μπορεί να ερμηνευθεί βάσει της διεγερμένης κατάστασης του ατόμου C;

Πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. πρωτόνιο 1 (1,67X10-24 g) +1 νετρόνιο 1 0 1,6X10-19 Cb ηλεκτρόνιο 1/1836 (9X10-28 g) -1

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΟ ΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ

SUPPLEMENTAL INFORMATION. Fully Automated Total Metals and Chromium Speciation Single Platform Introduction System for ICP-MS

Εισαγωγή σε προχωρημένες μεθόδους υπολογισμού στην Επιστήμη των Υλικών

Μετά το τέλος της µελέτης του 1ου κεφαλαίου, ο µαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση:

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Ατομικό βάρος Άλλα αμέταλλα Be Βηρύλλιο Αλκαλικές γαίες

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 : ΠΕΡΙΟ ΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ - ΕΣΜΟΙ 2.1

3 o. Περιοδικός πίνακας Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ 59.

Transcript:

5. Ηλεκτρονικές Δομές και Περιοδικότητα ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ: Spin ηλεκτρονίου και απαγορευτική αρχή του Pauli Αρχή δόμησης και περιοδικός πίνακας Αναγραφή ηλεκτρονικών δομών με χρησιμοποίηση του περιοδικού πίνακα Διαγράμματα τροχιακών των ατόμων - Κανόνας του Hund Προβλέψεις του Mendeleev βάσει του περιοδικού πίνακα Μερικές περιοδικές ιδιότητες Περιοδικότητα στα στοιχεία των κυρίων ομάδων

Πάντα γνώριζαν ότι ομάδες στοιχείων είχαν όμοιες ιδιότητες; Marie Curie Ανακάλυψη ραδίου (1898) (με δυσκολία λόγω ομοιότητας του με βάριο) Dmitri Mendeleev Ταξινόμηση των στοιχείων βάσει όμοιων ιδιοτήτων: Be, Ca, Sr, Ba, Ra Marie Sklodowska Curie (1867 1934), N.P.: Φυσικής 1903 και Χημείας 1911 Σήμερα: ταξινόμηση των στοιχείων (περιοδικός πίνακας) βάσει της ηλεκτρονικής δομής

Το spin του ηλεκτρονίου Οι κβαντικοί αριθμοί, n,, και m περιγράφουν κάθε τροχιακό. Ο κβαντικός αριθμός m s περιγράφει τον προσανατολισμό του spin του ηλεκτρονίου. Η ύπαρξη του spin του ηλεκτρονίου διαπιστώθηκε το 1921 με το περίφημο πείραμα των γερμανών φυσικών Otto Stern (1888-1969) και Walter Gerlach (1889-1979).

Το πείραμα των Stern-Gerlach (1921) (Η ανακάλυψη του spin του ηλεκτρονίου) Πηγή ατόμων Η Δέσμη ατόμων Η Πρόσθια όψη μαγνητικού πόλου N S ms m Πρόσθια όψη μαγνητικού πόλου s 1 2 1 2 Εδώ, για απλούστευση της θεωρητικής ερμηνείας, χρησιμοποιούνται άτομα υδρογόνου, αντί των ατόμων αργύρου με τα οποία πραγματοποιήθηκε το αρχικό πείραμα. Μια δέσμη ατόμων υδρογόνου σχάζεται σε δύο από ένα ανομοιογενές μαγνητικό πεδίο. Η μία δέσμη αποτελείται από άτομα, καθένα από τα οποία έχει ένα ηλεκτρόνιο με m s = +1/2 και η άλλη δέσμη από άτομα, καθένα από τα οποία έχει ένα ηλεκτρόνιο με m s = 1/2.

Το spin του ηλεκτρονίου S ms N 1 2 Κατεύθυνση εξωτερικού πεδίου S ms N 1 2 Τα ηλεκτρόνια συμπεριφέρονται ως μικροσκοπικοί ραβδόμορφοι μαγνήτες Τα δύο μοντέλα δείχνουν τους δύο δυνατούς προσανατολισμούς του spin. Εξωτερικός μαγνήτης Εξωτερικός μαγνήτης Συμβατικά, το δεξιόστροφο spin χαρακτηρίζεται από τον μαγνητικό κβαντικό αριθμό του spin +1/2, ενώ το αριστερόστροφο spin από τον μαγνητικό κβαντικό αριθμό του spin 1/2. Συμβατικά, η κατεύθυνση του spin δίνεται από το παχύ βέλος που βρίσκεται πάνω στον άξονα του spin.

Ενέργεια Πολυηλεκτρονικά άτομα Πώς αυξάνονται οι ενέργειες των τροχιακών στο άτομο Η; Η ενέργεια του ηλεκτρονίου στο άτομο Η εξαρτάται μόνο από τον n 1s < 2s = 2p < 3s = 3p = 3d < 4s (τροχιακά ενεργειακώς εκφυλισμένα) Τι ισχύει για τα πολυηλεκτρονικά άτομα; Εδώ η ενέργεια ενός ηλεκτρονίου εξαρτάται όχι μόνο από τον n, αλλά και από τον διαχωρισμός των επιπέδων ενέργειας των υποφλοιών καθενός φλοιού = άρση εκφυλισμού (π.χ. 3s < 3p < 3d) 3s 2s 3p 2p 3d 4s 3s 2s 3p 2p 3d 1s Άτομο υδρογόνου 1s Πολυηλεκτρονικό άτομο

Δραστικό πυρηνικό φορτίο (Ζ eff ) και Ενέργειες τροχιακών Τι ονομάζουμε φαινόμενο θωράκισης ή προάσπισης; 3+ Α 3+ Β B. Τα δύο e 1s που παρεμβάλλονται μεταξύ πυρήνα και e 2s στο άτομο Li μειώνουν αισθητά την ελκτική δράση του πυρηνικού φορτίου πάνω στο 2s e. Α. To μοναδικό e του Li 2+ «αισθάνεται» επάνω του όλη την έλξη του φορτίου +3 του πυρήνα. Το καθαρό πυρηνικό φορτίο που έλκει τελικά ένα προστατευμένο ή θωρακισμένο e (όπως το 2s) ονομάζεται δραστικό πυρηνικό φορτίο (Z eff ). Z eff = Ζ s Σταθερά προασπίσεως ή θωρακίσεως

Ηλεκτρονικές δομές Ηλεκτρονική δομή (ή αλλιώς ηλεκτρονική διάταξη ή ηλεκτρονική διαμόρφωση) ατόμου: μια συγκεκριμένη κατανομή των e στους υποφλοιούς των ατόμων Γιατί πρέπει να γνωρίζουμε τις ηλεκτρονικές δομές των ατόμων; Ποιους κανόνες πρέπει να γνωρίζουμε για την αναγραφή της ηλεκτρονικής δομής ενός ατόμου; Τι λέει η Αρχή της ελάχιστης ενέργειας; Η σειρά κατάληψης των τροχιακών βάσει φασματοσκοπικών και μαγνητικών ερευνών: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p

Μνημονικό διάγραμμα για τη σειρά δόμησης 7s 6s 7p 6p 7d 6d 7f 6f (α) Γράφουμε τους υποφλοιούς σε οριζόντιες σειρές, με κάθε σειρά να έχει υποφλοιούς του ίδιου n. 5s 4s 3s 5p 4p 3p 5d 4d 3d 5f 4f (β) Μέσα σε κάθε σειρά τοποθετούμε τους υποφλοιούς κατά αυξανόμενο. (γ) Ξεκινώντας με τον υποφλοιό 1s, κατασκευάζουμε μια σειρά διαγωνίων, όπως δείχνει το σχήμα. 2s 1s 2p (δ) Η σειρά δόμησης είναι η σειρά κατά την οποία αυτές οι διαγώνιες συναντούν τους υποφλοιούς.

Η αρχή της δομήσεως Τι είναι η αρχή της δομήσεως; Είναι μια υποθετική μέθοδος που μας βοηθά να τοποθετήσουμε σωστά τα ηλεκτρόνια ενός πολυηλεκτρονικού ατόμου και να σχηματίσουμε έτσι την ηλεκτρονική δομή του ατόμου. Η αρχή της δομήσεως αποτελεί συνδυασμό: (α) της αρχής της ελάχιστης ενέργειας (β) της απαγορευτικής αρχής του Pauli και (γ) του κανόνα του Hund.

Η απαγορευτική αρχή του Pauli 1. Ποια αρχή διατύπωσε ο Pauli, προκειμένου να εξηγήσει τα φάσματα εκπομπής πολυηλεκτρονικών ατόμων εντός μαγνητικού πεδίου; Δύο ηλεκτρόνια σε ένα άτομο δεν μπορούν να έχουν και τους τέσσερις κβαντικούς αριθμούς ίδιους (Απαγορευτική αρχή του Pauli) 2. Ποια είναι η σημαντικότερη συνέπεια της παραπάνω αρχής; Επειδή οι δυνατές τιμές του m s είναι δύο (+1/2 και 1/2), ένα τροχιακό μπορεί να χωρέσει το πολύ δύο ηλεκτρόνια, τα οποία όμως θα πρέπει να έχουν αντίθετα spin. 3. Ποιο συμπέρασμα συνάγεται, ως προς τη χωρητικότητα των υποφλοιών με ηλεκτρόνια, από μια τέτοια διατύπωση; Ο μέγιστος αριθμός των e που μπορεί να χωρέσει ένας υποφλοιός είναι διπλάσιος από τον αριθμό των τροχιακών που διαθέτει Υποφλοιός Αριθμός τροχιακών Μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων s ( = 0) 1 2 p ( = 1) 3 6 d ( = 2) 5 10 f ( = 3) 7 14

Ο κανόνας του Hund (ή της μέγιστης πολλαπλότητας του spin) Ποιον εμπειρικό κανόνα διατύπωσε ο Hund (1927), βάσει του οποίου λαμβάνουμε την ενεργειακά χαμηλότερη δομή των ηλεκτρονίων ενός υποφλοιού; Όταν ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν τροχιακά της ίδιας ενέργειας, σταθερότερη είναι εκείνη η ηλεκτρονική δομή που δίνει το μέγιστο συνολικό spin. Διάγραμμα 1 Hund Fr., (1896-1997) γερμανός φυσικός Για το άτομο C (Ζ = 6), με δομή θεμελιώδους κατάστασης 1s 2 2s 2 2p 2, ποιο διάγραμμα εκφράζει τη σταθερότερη κατάσταση του ατόμου C; Διάγραμμα 2 Διάγραμμα 3 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p

Συμβολισμοί ηλεκτρονικών δομών Με ποιους τρόπους μπορούμε να συμβολίσουμε την ηλεκτρονική δομή ενός ατόμου (π.χ. του Ο); 1. Συμβολισμός spdf συμπυκνωμένος: Ο 1s 2 2s 2 2p 4 2. Συμβολισμός spdf εκτενής: Ο 1s 2 2s 2 2p x2 2p y1 2p z 1 3. Συμβολισμός με διαγράμματα τροχιακών: Άτομο Ο 1s 2s 2p Ποια είναι τα «συν» και τα «πλην» του κάθε συμβολισμού; Ποια ηλεκτρόνια ονομάζουμε συζευγμένα και ποια ασύζευκτα ή μονήρη;

Ενέργεια τροχιακών (σε μονάδες 10 16 J) Γνωρίζοντας την αρχή της δομήσεως, πώς θα σχηματίσω την ηλεκτρονική δομή ενός στοιχείου; 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 71 4s 3s 2s 72 1s 73 3p 2p 3d Διάγραμμα τροχιακών του πολυηλεκτρονικού ατόμου του σκανδίου (Sc, Z = 21) Αρχίζουμε με το Η (Ζ = 1) και συνεχίζουμε με τα επόμενα στοιχεία συμπληρώνοντας σταδιακά τους υποφλοιούς με e. π.χ. Li: 1s 2 2s 1 ή [He]2s 1!!! Γενικά: Η ηλεκτρονική δομή ενός στοιχείου προκύπτει από τη δομή του προηγούμενου στοιχείου με την προσθήκη ενός e στο αμέσως επόμενο διαθέσιμο τροχιακό.

Ηλεκτρονικές δομές της θεμελιώδους κατάστασης των ατόμων με Ζ = 1 έως 24 Ζ Στοιχείο Ηλεκτρονική Ζ Στοιχείο Ηλεκτρονική δομή δομή 1 H 1s 1 11 Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 2 He 1s 2 12 Mg 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3 Li 1s 2 2s 1 13 Al 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 4 Be 1s 2 2s 2 14 Si 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 5 Li 1s 2 2s 2 2p 1 15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 6 C 1s 2 2s 2 2p 2 16 S 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 7 N 1s 2 2s 2 2p 3 17 Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 8 O 1s 2 2s 2 2p 4 18 Ar 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 9 F 1s 2 2s 2 2p 5 19 Κ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 10 Ne 1s 2 2s 2 2p 6 20 Ca 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 21 Sc 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2 22 Ti 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2 23 V 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 4s 2 24 Cr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1

Άσκηση 8.1 Εφαρμογή της απαγορευτικής αρχής του Pauli Κοιτάξτε τα παρακάτω διαγράμματα τροχιακών και τις ηλεκτρονικές δομές. Ποια από αυτά είναι επιτρεπτά και ποια όχι, σύμφωνα με την απαγορευτική αρχή του Pauli; Εξηγήστε. (α) (β) (γ) 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p (δ) 1s 2 2s 2 2p 4 (ε) 1s 2 2s 4 2p 2 (στ) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 10 3d 10

Ηλεκτρονικές δομές και περιοδικό σύστημα Πώς σχετίζονται οι ηλεκτρονικές δομές των στοιχείων με τη θέση των στοιχείων στον περιοδικό πίνακα; Βόριο ( 5 Β) 1s 2 2s 2 2p 1 ή [He]2s 2 2p 1 Αργίλιο ( 13 Αl) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 ή [Ne]3s 2 3p 1 Γάλλιο ( 31 Ga) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 1 ή [Ar]3d 10 4s 2 4p 1 Κορμός ευγενούς αερίου: [He], [Ne], [Ar], (η.δ. εσωτερικών φλοιών που αντιστοιχεί σε δομή ευγενούς αερίου) Κορμός ψευδοευγενούς αερίου: [Ar]3d 10 [η.δ. με κορμό ευγενούς αερίου + ηλεκτρόνια (n-1)d 10 ] Ηλεκτρόνια σθένους: (όλα τα ηλεκτρόνια εκτός κορμών) Δομές φλοιών σθένους: (οι δομές των ηλεκτρονίων σθένους) Εξαιρέσεις της αρχής της δομήσεως: ( 24 Cr: [Ar] 3d 4 4s 2 [Ar] 3d 5 4s 1 ) και ( 29 Cu: [Ar]3d 9 4s 2 [Ar]3d 10 4s 1 )

1s Αναγραφή ηλεκτρονικών δομών με χρησιμοποίηση του περιοδικού πίνακα 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 3d 4d 5d 6d 2p 3p 4p 5p 6p Ένας περιοδικός πίνακας που διασαφηνίζει τη σειρά δόμησης των υποφλοιών Οι έγχρωμες περιοχές στοιχείων δείχνουν τους διαφορετικούς υποφλοιούς που συμπληρώνονται για τα στοιχεία αυτά. 4f 5f

Περίοδος Στοιχεία κύριων ομάδων συμπληρώνεται ο υποφλοιός s Π.Π. με ηλεκτρονικές δομές του φλοιού σθένους των στοιχείων Ατομικός αριθμός Σύμβολο Δομή φλοιού σθένους Μεταβατικά μέταλλα συμπληρώνεται ο υποφλοιός d Στοιχεία κύριων ομάδων συμπληρώνεται ο υποφλοιός p Εσωτερικά μεταβατικά μέταλλα συμπληρώνεται ο υποφλοιός f * Λανθανίδια **Ακτινίδια

Μαγνητικές ιδιότητες ατόμων Παραμαγνητική ουσία είναι μια ουσία που έλκεται ασθενώς από ένα μαγνητικό πεδίο και η έλξη αυτή είναι γενικά το αποτέλεσμα ασύζευκτων ηλεκτρονίων. 26Fe: [Ar]3d 6 4s 2 Σιδηρομαγνητισμός: Ισχυρός, μόνιμος μαγνητισμός, Fe 3 O 4 3d 4 ασύζευκτα e 4s Διαμαγνητική ουσία είναι μια ουσία η οποία δεν έλκεται, ή και απωθείται ελαφρά, από ένα μαγνητικό πεδίο. Η ιδιότητα αυτή σημαίνει, γενικά, ότι η ουσία έχει μόνο συζευγμένα ηλεκτρόνια. 17Cl : [Ne]3s 2 3p6 3s 3p κανένα ασύζευκτο e

Ζυγός Gouy για τη μέτρηση του παραμαγνητισμού μιας ουσίας Γυάλινος σωλήνας Δείγμα Μαγνήτης Αν το δείγμα έλκεται εντός του πεδίου του μαγνήτη, τότε πάνω στον αριστερό δίσκο του ζυγού θα ασκηθεί μια δύναμη με φορά προς τα κάτω. Η δύναμη αυτή αντισταθμίζεται με σταθμά που τοποθετούνται στο δεξιό δίσκο. Τα σταθμά είναι ανάλογα προς τον παραμαγνητισμό της ουσίας.

Μαγνητικές ιδιότητες των ατόμων Η απωστική δύναμη, αν και μικρή, μπορεί να παρατηρηθεί, όταν ο εξωτερικός μαγνήτης είναι αρκετά μεγάλος. Μετεώριση ενός βατράχου Ένας βάτραχος τοποθετημένος μέσα σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο, παραγόμενο από ρεύμα που διαρρέει ένα υδρόψυκτο πηνίο, φαίνεται να αιωρείται στον αέρα, παραβαίνοντας τον νόμο της βαρύτητας. Το σώμα του βατράχου αποτελείται από ουσίες που είναι διαμαγνητικές (όλα τα ηλεκτρόνιά τους είναι συζευγμένα) και απωθούνται από το μαγνητικό πεδίο.

Η μαγνητική ροπή λόγω spin (μ s ) εξαρτάται από τον αριθμό n των ασύζευκτων ηλεκτρονίων και εκφράζεται σε μαγνητόνες του Bohr (BM) από τη σχέση: s 2,00 S( S 1) n( n 2) Όπου S η απόλυτη τιμή του ολικού spin των ασύζευκτων e Άσκηση 8.4α Προσδιορισμός των μαγνητικών ιδιοτήτων ατόμων ή ιόντων 1) Ποια από τα παρακάτω άτομα ή ιόντα είναι παραμαγνητικά και ποια διαμαγνητικά; 30Zn, 17 Cl, 55 Cs +, 8 O 2, 13 Al 2) Υπολογίστε την μαγνητική ροπή λόγω spin (μ s ) όσων είναι παραμαγνητικά.

Mendeleev, ο πατέρας του σύγχρονου ΠΠ Ποια ήταν η βάση του ΠΠ των Meyer και Μendeleev (1869); Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες των στοιχείων μεταβάλλονται περιοδικά με την ατομική τους μάζα (νόμος της περιοδικότητας). Dmitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907) Ποια ήταν τα δύο «μυστικά» της επιτυχίας του ΠΠ του Mendeleev; Οι εξαιρέσεις για τα στοιχεία Ι(126,9u) Te(127,6u) Κ Ar και Ni Co (αναστροφές) και τα κενά που άφησε για τα τότε άγνωστα στοιχεία.

Reihen Ο περιοδικός πίνακας του Mendeleev (1872) Gruppe I. R 2 O Gruppe II. RO Gruppe III. R 2 O 3 Gruppe IV. RH 4 RO 2 Gruppe V. RH 3 R 2 O 5 Gruppe VI. RH 2 RO 3 Gruppe VII. RH R 2 O 7 Gruppe VIII. RO 4 1 2 H=1 Li=7 Be=9,4 B=11 C=12 N=14 O=16 F=19 3 4 Na=23 K=39 Mg=24 Ca=40 Al=27,3 =44 Si=28 Ti=48 V=51 P=31 S=32 Cr=52 Cl=35,5 Mn=55 Fe=56, Co=59 Ni=59, Cu=63 5 6 (Cu=63) Rb=85 Zn=65 Sr=87 =68?Yt=88 =72 Zr=90 As=75 Nb=94 Se=78 Mo=96 Br=80 =100 Ru=104, Rh=104 Pd=106, Ag=108 7 8 9 10 (Ag=108) Cs=133 () () Cd=112 Ba=137 In=113?Di=138?Er=178 Sn=118?Ce=140?La=180 Sb=122 Ta=182 Te=128 W=184 J=127 Os=195, Ir=197 Pt=198, Au=199 11 12 (Au=199) Hg=200 Tl=204 Pb=207 Th=231 Bi=208 U=240

Η προγνωστική δύναμη του περιοδικού πίνακα του Mendeleev Ιδιότητα Πρόβλεψη Για το γάλλιο για το eka-αργίλιο βρέθηκε Ατομικό βάρος 68 amu 69,7 amu Τύπος οξειδίου Ea 2 O 3 Ga 2 O 3 Πυκνότητα του στοιχείου 5,9 g/cm 3 5,91 g/cm 3 Σημείο τήξεως του στοιχείου χαμηλό 30,1 o C Σημείο ζέσεως του στοιχείου υψηλό 1983 o C eka-βόριο = σκάνδιο eka-πυρίτιο = γερμάνιο (Eka=πρώτο)

Ο σύγχρονος Περιοδικός Πίνακας

Ο σύγχρονος Περιοδικός Πίνακας Η κατάταξη των στοιχείων στο Περιοδικό Σύστημα έγινε με βάση τις φυσικές και χημικές τους ιδιότητες. Η περιοδική κατάταξη των στοιχείων σχετίζεται άμεσα με την ηλεκτρονική τους δομή. Ηλεκτρονική δομή Συμπέρασμα: Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες των στοιχείων σχετίζονται με την ηλεκτρονική δομή των στοιχείων. Τριπλός συσχετισμός μεταξύ ηλεκτρονικής δομής, θέσεως στο Περιοδικό Πίνακα και ιδιοτήτων των ατόμων. Θέση στον Π.Π. Ιδιότητες ατόμων

Ηλεκτρονική κατανομή Μερικές περιοδικές ιδιότητες (Ατομική ακτίνα) n=1 n=2 n=3 50 71 100 150 Απόσταση από τον πυρήνα (pm) Ακτινική κατανομή για το άτομο του αργού (Ar) που δείχνει την πιθανότητα εύρεσης ενός ηλεκτρονίου σε δεδομένη απόσταση από τον πυρήνα. Η κατανομή εμφανίζει τρία μέγιστα για τους φλοιούς Κ, L και Μ. Το μέγιστο που εμφανίζει για τον εξώτερο φλοιό είναι στα 71 pm. Στη συνέχεια, η κατανομή πέφτει συνεχώς και γίνεται ασήμαντα μικρή μετά από μερικές εκατοντάδες pm.

Διάκριση ατομικών ακτίνων Ομοιοπολική ακτίνα = το ½ της απόστασης δύο ομοιοπυρηνικών ατόμων ενωμένων με απλό χημικό δεσμό. Μεταλλική ακτίνα = το ½ της απόστασης μεταξύ των πυρήνων δύο ατόμων που βρίσκονται σε επαφή στο μεταλλικό πλέγμα. Ατομική ακτίνα = η ομοιοπολική ακτίνα, αν πρόκειται για διατομικά μόρια, ή η μεταλλική ακτίνα, αν πρόκειται για μέταλλα.

Ατομική ακτίνα (pm) Ατομική (ομοιοπολική) ακτίνα έναντι Ζ Περίοδος 1η 2η 3η 4η 5η 6η 250 200 150 100 Li Na 50 Ηe Ne Η K Ar Rb Kr Στοιχεία μεταπτ. Η καμπύλη είναι περιοδική: κάθε περίοδος αρχίζει με άτομο της Ομάδας ΙΑ και η ατομική ακτίνα τείνει να μειώνεται μέχρι το άτομο της Ομάδας VIIIA Cs Ατομικός αριθμός Ζ 2 10 18 36 54 86 Xe La Λανθανίδια Rn

Περίοδος Απεικόνιση ατομικών ακτίνων των στοιχείων των κυρίων ομάδων 1 2 3 4 5 6 IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA H Li He Be B C N O F Ne Γενικές τάσεις μεταβολής των ατομικών ακτίνων 1. Μέσα σε μια περίοδο, η ατομική ακτίνα τείνει να ελαττώνεται από αριστερά προς τα δεξιά 2. Μέσα σε μια ομάδα, η ατομική ακτίνα τείνει να αυξάνεται από πάνω προς τα κάτω

Άσκηση 8.6 Προσδιορισμός σχετικών ατομικών μεγεθών από περιοδικές τάσεις Με τη βοήθεια ενός περιοδικού πίνακα, κατατάξτε κατά σειρά αυξανόμενης ακτίνας τα άτομα των στοιχείων Na, Be και Mg. Εξηγείστε. Άσκηση 8.6α Σύγκριση των ατομικών ακτίνων διαφόρων στοιχείων Χρησιμοποιώντας περιοδικές τάσεις, τοποθετείστε τα στοιχεία F, S και Cl κατά σειρά αυξανόμενης ακτίνας. Εξηγείστε.