Elementy mechaniki kwantowej w ujęciu jakościowym

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Elementy mechaniki kwantowej w ujęciu jakościowym"— Zapis prezentacji:

1 Elementy mechaniki kwantowej w ujęciu jakościowym
Hipoteza Broglie`a Zasada nieoznaczoności Heisenberga Orbital atomowy – poziom orbitalny Liczby kwantowe

2 1. Hipoteza Broglie`a W 1924r Louis Victor de Broglie przyjął postulat, że poruszający się elektron jako cząsteczka materialna ma również właściwości falowe, powyższy postulat został potwierdzony w latach , kiedy sformułowano nową teorię mechaniki kwantowej (mechaniki falowej), teoria umożliwiła poprawne i ilościowe opisanie właściwości cząsteczki (Max Karl Ernest Planck, Arnold Sommerfeld, Erwin Schrodinger, Wener Karl Heisenberg, Wolfgang Pauli, Max Born).

3 2. Zasada nieoznaczoności Heisenberga
Zgodnie z kwantowo-mechanicznym opisem atomu, nie można wyobrazić sobie elektronu w stanie stacjonarnym jako sztywnej kulki-punktu krążącego po ustalonej orbicie wokół jądra, nie jest możliwe jednoczesne dokładne wyznaczenie położenia i pędu elektronu (to jest podanie toru i gdzie znajduje się w danym momencie),

4 Zasada nieoznaczoności Heisenberga - cd
zasada nieoznaczoności Heisenberga mówi, że można rozpatrywać tylko prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w określonym czasie w dowolnym punkcie przestrzeni wokół jądra (w tzw. w chmurze elektronowej, chmura elektronowa nie ma wyraźnej granicy zewnętrznej, z tym że im dalej od jądra tym mniejsze prawdopodobieństwo znalezienia elektronu.

5 Obszar i kontur Obszar orbitalny i kontur orbitalu

6 3. Orbital atomowy – poziom orbitalny
Stan elektronu w atomie opisuje funkcja falowa Ψ (psi) zwana orbitalem atomowym (poziomem orbitalnym), kwadrat funkcji psi (Ψ )2 podaje prawdo-podobieństwo znalezienia elektronu w danym obszarze przestrzeni wokół jądra – orbital atomowy (określona przestrzeń wokół jądra w której to prawdopodobieństwo wynosi 90%), orbitale odpowiadają określonym stanom energetycznym elektronów w atomie a to oznacza, że elektrony nie mogą przyjmować dowolnej energii – energia elektronów jest skwantowana

7 Orbital atomowy – cd. geometryczny kształt orbitali wskazuje na przestrzenny rozkład prawdopodobieństwa znalezienie elektronu opisanego danym orbitalem, kontur orbitalu (powierzchnia ograniczająca przestrzeń) ogranicza przestrzeń w której prawdopodobieństwo znalezienia elektronu jest największe, najniższemu poziomowi energetycznemu odpowiada obrbital s – kulisty, wyższemu poziomowi energetycznemu odpowiada orbital p – klepsydra, kolejne poziomy energetyczne to: d i f,

8 Orbital atomowy – cd, Orbital s Kontur orbitalu Obszar orbitalny

9 Orbital atomowy – cd. Orbitale p

10 4. Liczby kwantowe - Główna liczba kwantowa - n
Określa energię elektronu w atomie i przyjmuje wartości licz naturalnych n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ... . Stany kwantowe o takiej samej wartości głównej liczby kwantowej n tworzą powłokę elektronową odpowiednio: n = 1 => K, n = 2 => L, n = 3 => M, n = 4 => N, n = 5 => O, n = 6 => P, n = 7 => Q, Liczbę stanów kwantowych równą liczbie elektronów, które mogą zapełniać daną powłokę oblicza się z wyrażenia 2n2

11 Liczby kwantowe - Poboczna (orbitalna) liczba kwantowa l
Rozróżnia stany energetyczne elektronów w tej samej powłoce i charakteryzuje symetrię podpowłok elektronowych (orbitali), l przybiera wartości liczb całkowitych 0 ≤ l ≤ n - 1 dla n = 1, l = 0, dla n = 2, l = 0, 1 dla n = 3, l = 0, 1, 2 dla n = 4, l = 0, 1, 2, 3 l = 0 (s), l = 1(p ), l =2 (d), l = 3 (f)

12 Poboczna liczba kwantowa - l
Stany kwantowe o tej samej wartości liczby n i tej samej liczby l tworzą podpowłokę elektronową – orbital. Maksymalną liczbę stanów kwantowych – liczbę elektronów w danej podpowłoce oblicza się z wyrażenia: 4·l + 2

13 Główna liczba kwantowa n Orbitalna liczba kwantowa l
Liczby kwantowe Główna liczba kwantowa n Powłoka Orbitalna liczba kwantowa l Pod- powłoka n = 1 K l = 0 s n = 2 L l = 1 p n = 3 M l = 2 d

14 Magnetyczna liczba kwantowa – m
Magnetyczna liczba kwantowa określa liczbę poziomów orbitalnych związaną z ułożeniem się orbitali pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego, m przyjmuje wartości liczb całkowitych - l ≤ m ≤ l

15 Orbitalna liczba kwantowa Magnetyczna liczba kwantowa (m)
Liczby kwantowe Orbitalna liczba kwantowa (l) Pod-powłoka Magnetyczna liczba kwantowa (m) l = 0 s m = 0 l = 1 p m = -1, 0, 1 l =2 d m = -2, -1, 0, 1, 2

16 Magnetyczna spinowa liczba kwantowa ms
Związana jest z momentem pędu elektronu obracającego się wokół własnej osi, przyjmuje dwie wartości: +1/2 i -1/2.

17 5. Zakaz Pauliego i reguła Hunda
Zakaz Pauliego - jest to drugie prawo mechaniki kwantowej – w atomie nie mogą istnieć dwa elektrony o identycznym stanie kwantowym, tzn. o tych samych wartościach czterech przypisanych im liczb kwantowych (n, l, m, ms), muszą różnić się przynajmniej jedną z tych liczb. Reguła Hunda – atom w stanie podstawowym ma maksymalną ilość elektronów niesparowanych.

18 Liczba stanów kwantowych dla n=1
Podpowłoka n l m ms Liczba e- w podpowłoce Liczba e- w powłoce K 1s 1 +1/2 2 -1/2

19 Liczba stanów kwantowych dla n = 2
Gdy n = 2 l = 0 (podpowłoka – orbital s); m = 0; ms = +1/2, -1/2 l = 1 (podpowłoka – orbital p); m = 1, 0, -1; ms= +1 /2, -1/2

20 Liczba stanów kwantowych dla n = 2 cd.
Pod-powłoka n l m ms liczba e- w podpowłoce Liczba e- w powłoce L 2s 2 +1/2 8 -1/2 2p 1 -1 6

21 Liczba stanów kwantowych dla n = 3
Gdy n = 3, to: l = 0 (podpowłoka – orbital s); m = 0; ms= +1/2,-1/2 l = 1 (podpowłoka – orbital p); m = -1, 0, 1; ms= +1/2, -1/2 l = 2 (podpowłoka – orbital d); m = -2, -1, 0, 1, 2; ms= +1/2, -1/2

22 Liczba stanów kwantowych dla n = 3 cd.
Pod-powłoka n l m ms l. e- w pod-powłoce Liczba e- w powłoce M 3s 3 +1/2 2 18 -1/2 3p 1 -1 6

23 Liczba stanów kwantowych dla n = 3 cd.
pod-powłoka n l m ms l. e- w pod- powłoce l. e- w powłoce M 3d 3 2 -2 +1/2 10 przeniesienie z poprzedniego slajdu 18 -1/2 -1 1

24 Liczba stanów kwantowych – cd.
Liczbę stanów kwantowych (liczbę elektronów) dla wyższych stanów energetycznych oblicza się podobnie dla n = 4, n = 5, n = 6, n = 7 (N32, O50, P72, Q98), każdy orbital może opisywać tylko 2 elektrony o zbliżonej energii i przeciwnym spinie, takie elektrony nazywamy elektronami sparowanymi, każda powłoka elektronowa może zwierać tylko jeden orbital typu s (s2), trzy orbitale typu p (p6), pięć orbitali typu d (d10), siedem orbitali typu f (f14).


Pobierz ppt "Elementy mechaniki kwantowej w ujęciu jakościowym"
Reklamy Google