Bài Giảng Hóa Đại Cương Đh Bách Khoa Hcm

--- Bài mới hơn ---

  • Đề Cương Ôn Tập Cơ Học Lượng Tử & Vật Lý Nguyên Tử
  • 15 Câu Trắc Nghiệm Cấu Tạo Vỏ Nguyên Tử Chọn Lọc, Có Đáp Án
  • 15 Câu Trắc Nghiệm Luyện Tập: Cấu Tạo Vỏ Nguyên Tử Cực Hay Có Đáp Án.
  • Bài Tập Trắc Nghiệm Về Cấu Tạo Nguyên Tử Hạt Nhân Có Đáp Án Năm 2021
  • 15 Câu Trắc Nghiệm Luyện Tập: Cấu Tạo Vỏ Nguyên Tử Chọn Lọc, Có Đáp Án
  • Chương I. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

    – Nguyên tử là đơn vị cấu trúc nhỏ nhất của của một nguyên tố hóa học, không thể chia nhỏ hơn nữa về mặt hóa học và trong các phản ứng hóa học thông thường, nguyên tử không thay đổi

    ­- Cấu tạo nguyên tử : gồm 2 phần

    + Hạt nhân nguyên tử: tích điện dương (+). Hạt nhân nguyên tử chứa các hạt cơ bản là proton và neutron. Trong hạt nhân các proton và neutron liên kết với nhau bằng loại lực đặc biệt gọi là lực hạt nhân. Hạt nhân nguyên tử có kích thước khoảng 10 cm, rất nhỏ so với kích thước của nguyên tử khoảng 10 cm.

    + Các nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân (số proton trong hạt nhân nguyên tử bằng nhau) được gọi là một nguyên tố hóa học. Khi số neutron trong các hạt nhân của cùng một nguyên tố hóa học khác nhau thì khối lượng nguyên tử của chúng sẽ khác nhau. Đó là hiện tượng đồng vị.

    + Lớp vỏ điện tử: được tạo bởi các electron mang điện tích âm (-) chuyển động xung quanh nguyên tử

    + Điện tích dương của nhân bằng số điện tích âm chuyển động quanh nhân nguyên tử trung hòa về điện.

    – Các hạt căn bản của nguyên tử:

    Đvklnt: Đơn vị khối lượng nguyên tử

    Quang phổ nguyên tử tự do ở trạng thái khí hay hơi không liên tục mà gồm một số vạch xác định. Mỗi vạch ứng với một bước sóng xác định

    Số vạch và cách sắp xếp vạch chỉ phụ thuộc vào bản chất khí hay hơi nguyên tử.

    : phổ khí hydro trong vùng thấy được gồm 4 vạch

    Phổ hơi kim loại Kali gồm 2 vạch đỏ, 1 vạch tím

    Phổ hơi kim loại canxi gồm 1vạch đỏ, 1 vạch vàng, 1 vạch lục

        Thuyết cấu tạo nguyên tử của Thompson (1898): nguyên tử là một quả cầu đặc bao gồm các điện tích dương phân bố đồng đều trong toàn bộ thể tích nguyên tử, còn các điện tích âm dao động phân tán trong đó. Tổng điện tích dương bằng tổng điện tích âm.
        Hạt nhân: Mang điện tích dương, tập trung gần như toàn bộ khối lượng nguyên tử
        Các electron: Quay tròn quanh nhân
        Tổng điện tích âm của các electron = điện tích hạt nhân
        Tính bền nguyên tử: theo điện động lực học, dưới tác dụng hút của hạt nhân, electron sẽ quay xung quanh hạt nhân theo quỹ đạo xoắn ốc. Kết quả là electron sẽ bị rơi vào hạt nhân. Khi đó nguyên tử không thể tồn tại.
        Quang phổ vạch của nguyên tử: khi electron tiến lại gần hạt nhân theo lực hút tĩnh điện, năng lượng của nó sẽ giảm dần  nguyên tử phải có quang phổ liên tục.
        Mẫu nguyên tử theo Bohr (1913): Là sự kết hợp của mẫu hành tinh nguyên tử Rutherford và thuyết lượng tử ánh sáng của Plank.
        Định đề 1: electron quay quanh nhân trên những quỹ đạo bền hình tròn đồng tâm có bán kính xác định gọi là quỹ đạo lượng tử hay quỹ đạo Bohr.
        Định đề 2: Khi electron quay trên quỹ đạo bền không phát ra hay thu vào năng lượng điện từ.
        Định đề 3: Năng lượng sẽ được phát xạ hay hấp thu khi electron chuyển từ quỹ đạo bền này sang quỹ đạo bền khác

    Thêm qũy đạo elip và các số lượng tử n, ℓ, m

      Giải thích được tính bền vững của nguyên tử
      Biểu tượng dễ hiểu, vẫn sử dụng đến bây giờ
      Bán kính quỹ đạo bền của electron
    • Vận tốc electron trên quỹ đạo bền:
    • Giải thích được hiện tượng quang phổ vạch của nguyên tử Hydro
        Không giải thích được độ bội của quang phổ vạch
        Khi đưa ra định đề đã áp dụng cơ học lượng tử nhưng khi tính toán lại sử dụng cơ học cổ điển
        Xem electron chuyển động trên mặt phẳng
        Không xác định được vị trí của electron ở đâu khi chuyển từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác
      Các chất vi mô có cả tính chất hạt và tính chất sóng,

    + Bản chất hạt: các hạt vi mô đều có khối lượng m, kích thước r và chuyển động với một tốc độ v xác định.

    + Bản chất sóng: khi hạt vi mô chuyển động sẽ tạo ra một sóng, truyền đi với bước sóng .

      Hệ thức L. de Broglie:

    + Đối với hạt vĩ mô: m = 10 kg, chuyển động với tốc độ v = 10 m/s sẽ tạo nên sóng 6,6.10 m: sóng quá yếu , không có thiết bị nào phát hiện được.

        Bản chất sóng – hạt đưa tới hệ quả quan trọng về sự chuyển động của hạt vi mô, thể hiện trong nguyên tắc do Heisenberg đưa ra năm 1927: không thể đồng thời xác định chính xác cả vị trí và tốc độ của hạt vi mô.

     Đối với hạt vi mô xác định là hằng số nên khi tốc độ của hạt càng được xác định chính xác thì tọa độ của nó sẽ được xác định càng kém chính xác và ngược lại.

        Ví dụ: đối với electron khi chuyển động với tốc độ v = 106 ± 106 m/s thì độ bất định về vị trí nhỏ nhất sẽ là:
      Như vậy khi xác định tương đối chính xác tốc độ chuyển động của electron thì không thể xác định được vị trí của electron ở thời điểm đó, có nghĩa là không thể xác định được quỹ đạo chuyển động mà chỉ có thể xác định được vùng không gian mà electron có thể có mặt. Nói cách khác khi xác định tương đối chính xác tốc độ chuyển động của electron chúng ta không thể nói đến đường đi chính xác của nó, mà chỉ có thể nói đến xác suất có mặt của nó ở chỗ nào đó trong không gian.
        Không thể dùng khái niệm quỹ đạo để mô tả sự chuyển động của electron.
        Cơ học lượng tử quan niệm: khi chuyển động xung quanh hạt nhân nguyên tử, electron đã tạo ra một vùng không gian bao quanh hạt nhân mà nó có thể có mặt ở thời điểm bất kỳ với xác suất có mặt khác nhau.
        Vùng không gian này có thể hình dung như một đám mây electron. Nơi nào electron thường hay xuất hiện hơn thì đám mây dày đặc hơn, nghĩa là mật độ của đám mây tỷ lệ thuận với xác suất có mặt của electron.
        Theo tính toán của cơ học lượng tử thì đám mây electron là vô cùng vì electron có thể tiến lại rất gần hạt nhân, cũng có thể ra xa vô cùng. Quy ước: đám mây electron là vùng không gian gần hạt nhân trong đó chứa khoảng 90% xác suất có mặt của electron. Hình dạng của đám mây được biểu diễn bằng bề mặt giới hạn vùng không gian đó.
      Phương trình sóng Schrödinger được xem là định luật cơ học lượng tử về sự chuyển động của các hạt vi mô, tương tự như các định luật của Newton trong cơ học cổ điển.
      Theo cơ học lượng tử, việc nghiên cứu cấu trúc của các hệ vi mô chẳng qua là việc giải phương trình sóng Schrödinger đối với hệ vi mô đó.
      Phương trình sóng Schrödinger cơ bản mô tả sự chuyển động của hạt vi mô trong trường thế năng đối với trường hợp trạng thái của hệ không thay đổi theo thời gian (trạng thái dừng):

    m – khối lượng hạt vi mô

    h – hằng số Plank

    E – năng lượng toàn phần của hạt vi mô (bằng tổng động năng và thế năng)

    V – thế năng của hạt vi mô, phụ thuộc vào toạ độ x, y, z

    ψ- hàm sóng đối với các biến x, y, z mô tả sự chuyển động của hạt vi mô ở điểm có tọa độ x, y, z.

        Giải phương trình sóng Schrödinger để tìm các hàm sóng  thích hợp thỏa mãn phương trình sóng và các giá trị năng lượng E tương ứng.
        Phương trình sóng Schrödinger chỉ giải được chính xác cho trường hợp hệ Hydro (hệ chỉ có 1 hạt nhân và 1 electron). Đối với các hệ vi mô phức tạp hơn chỉ có thể giải gần đúng.
        Khi giải phương trình sóng Schrödinger cho các hệ nguyên tử khác nhau người ta thấy luôn luôn xuất hiện 4 đại lượng không thứ nguyên (không có đơn vị đo) nhưng lại xác định trạng thái của electron trong nguyên tử. Đó là 4 số lượng tử.
        Số lượng tử chính n và các mức năng lượng
        Xác định: + Trạng thái năng lượng của electron

    + Kích thước trung bình của đám mây electron.

    Z – điện tích hạt nhân

    n, ℓ – số lượng tử chính và phụ tương ứng

    → n càng tăng thì E và r càng tăng

    + Ở điều kiện bình thường electron ở mức năng lượng thấp nhất (mức bền nhất): .

    + Khi hấp thu năng lượng, electron sẽ chuyển lên mức cao hơn: mức kích thích , kém bền hơn → electron sẽ nhanh chóng chuyển về mức cơ bản, phát ra năng lượng đã hấp thụ dưới dạng các sóng ánh sáng: .

    + E là các giá trị rời rạc → là các giá trị rời rạc → quang phổ của các nguyên tử là quang phổ vạch.

    + Đối với mỗi nguyên tố: E là đặc trưng → là đặc trưng → quang phổ của mỗi nguyên tử là đặc trưng

        Các electron nằm trên cùng một mức năng lượng họp thành một lớp electron.

    → ứng với mỗi giá trị của n có n giá trị của ℓ

        Những electron có cùng giá trị n và ℓ tạo thành một phân lớp electron.

    → Ký hiệu phân lớp: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d…

    + Hình dạng đám mây electron

        ℓ = 0 đám mây s có dạng khối cầu
        ℓ = 1 đám mây p có dạng hai khối cầu biến dạng tiếp xúc nhau
        ℓ = 2 đám mây d có dạng bốn khối cầu biến dạng tiếp xúc nhau

    + Năng lượng của đám mây trong nguyên tử nhiều electron

            Trong nguyên tử nhiều electron: các mức năng lượng có thể bị tách ra thành nhiều phân mức năng lượng. Mỗi phân mức năng lượng được đặc trưng bởi một số lượng tử orbital ℓ.
        Xác định: hướng của đám mây trong không gian: Mỗi giá trị của m ứng với một cách định hướng của đám mây electron.
        Đám mây electron được xác định bởi ba số lượng tử n,ℓ, m được gọi là orbitan nguyên tử (AO).
      Xác định: trạng thái chuyển động riêng của electron, tức là sự tự quay quanh trục của electron.
      Giá trị: m = ± ½ ứng với hai chiều quay thuận và nghịch với chiều quay của kim đồng hồ.

    IV. NGUYÊN TỬ NHIỀU ELECTRON

      Phương pháp giải phương trình sóng Schrödinger xem hàm sóng nguyên tử nhiều electron bằng tổng hàn sóng của mỗi electron. Do đó, trạng thái của electron trong nguyên tử nhiều electron cũng được xác định bằng 4 số lượng tử n, ℓ, m, m và hình dạng, độ lớn, phân bố, định hướng của các AO trong nguyên tử nhiều electron cũng giống như các AO trong nguyên tử 1 electron.
      Khác nhau giữa nguyên tử 1e và nhiều e:

        Hiệu ứng chắn: các lớp electron bên trong biến thành màn chắn làm yếu lực hút của hạt nhân đối với các electron bên ngoài.

    Hiệu ứng chắn tăng khi: + số lớp electron tăng

    + số electron tăng

        Hiệu ứng xâm nhập: ngược lại với hiệu ứng chắn.
        Theo cơ học lượng tử, electron có thể có mặt ở bất kỳ đâu trong nguyên tử. Do đó, electron bên ngoài cũng có thể xuyên qua các lớp electron bên trong và xâm nhập vào gần hạt nhân, làm tăng lực hút của hạt nhân với electron xâm nhập.
        Khả năng xâm nhập giảm dần theo chiều tăng của n và ℓ.
          Do ảnh hưởng của hiệu ứng chắn và hiệu ứng xâm nhập mà các phân mức năng lượng trong nguyên tử nhiều electronđược sắp xếp theo chiều tăng dần năng lượng như sau:

    Tuân theo các nguyên lý và quy tắc của cơ học lượng tử:

          Nguyên lý ngoại trừ Pauli: Trong phạm vi một nguyên tử không thể có hai electron có cùng 4 số lượng tử.

    Nếu các electron nằm trong cùng một AO (có cùng 3 số lượng tử n, ℓ, m ) thì số lượng tử từ m phải khác nhau Một AO chỉ có thể chứa tối đa 2e có spin ngược dấu.

          Nguyên lý vững bền: Trong điều kiện bình thường nguyên tử phải ở trạng thái có năng lượng thấp nhất – trạng thái cơ bản, những trạng thái có năng lượng cao hơn là trạng thái kích thích.

    + Trong một nguyên tử nhiều electron, trật tự điền các electron vào các phân lớp (đặc trưng bởi n và ) sao cho tổng (n +

    + Khi hai phân lớp khác nhau có cùng giá trị (n + ℓ l) thì electron được xếp vào phân mức có n tăng dần.

    + Ví dụ: O 1s 2 2s 2 2p 4

    + Quy ước: Điền electron có spin dương trước, âm sau

      các số 1, 2… – giá trị của số lượng tử chính
      các chữ s, p… – ký hiệu của số lượng tử orbital
      các số mũ – cho biết số electron có trên phân mức

    --- Bài cũ hơn ---

  • Máy Quang Phổ Hấp Thụ Nguyên Tử Aas Hệ Lò Graphite
  • Quang Phổ Hấp Thụ Hoa Phan Tich Pptx
  • Cấu Tạo Của Hạt Nhân Nguyên Tử. Đơn Vị Khối Lượng Nguyên Tử
  • Giải Sách Bài Tập Vật Lí 8
  • Cấu Tạo Hạt Nhân Nguyên Tử Cautaohn Ppt
  • Tin tức online tv