Bài giảng Hóa đại cương A1 - Chương 1 cấu tạo nguyên tử

Cấu trúc electron của nguyên tử1.1.1.Các đặc trưng tổng quát của nguyên tử1.1.1.1. Thành phần nguyên tửProton (p) 1,0072 u = 1,6725. 10-27 Kg + 1,602. 10-19 (C) = +eoNotron (n) 1,0086 u = 1,6748. 10-27 Kg 0Electron...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa đại cương A1 - Chương 1 cấu tạo nguyên tửChương 1 cấu tạo nguyên tử1.1. Cấu trúc electron của nguyên tử1.1.1. Các đặc trưng tổng quát của nguyên tử1.1.1.1. Thành phần nguyên tử = 1,6725. 10-27 Kg + 1,602. 10-19 (C) =Proton (p) 1,0072 u+eo = 1,6748. 10-27 KgNotron (n) 1,0086 u 0 -4 -31 - 1,602. 10-19 (C) =Electron (e) 5,4858. 10 u = 9,11. 10 Kg- eo1.1.1.2. Số điện tích hạt nhân - Số khối hạt nhân - Z bằng tổng điện tích các hạt proton (do +eo = 1) nên : Z = Tổng số hạt proton = tổng số hạt electron. - A = Z + N. - Ký hiệu hóa học của một nguyên tố ZA X1.1.1.3. Nguyên tố hóa học - đồng vị- Từ cấu hình electron → tính chất hóa học nguyên tử mà Z = ∑e => Z đặctrưng cho nguyên tố hóa học.- Mỗi một nguyên tố hóa học có thể có nhiều dạng nguyên tử có cùng Z. Ví dụ: H có 3 dạng 11H ; 1 H ; 1 H 2 3 Cl có 2 dạng 17 Cl ; 177Cl … 35 3-Vậy: Nguyên tố hóa học là tập hợp các dạng nguyên tử có cùng Z.- Mỗi một dạng nguyên tử của một nguyên tố hóa học được gọi là đồngvị của nguyên tố đó.- Vậy các đồng vị của một nguyên tố hóa học có cùng proton khác notron=> A khác nhau.- Vì đa số các nguyên tố hóa học là hỗn hợp các đồng vị nên nguyên tửkhối của các nguyên tố là nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp cácđồng vị. aA + bB A= a+b a , b : Số nguyên tử đồng vị có số khối A, B A : số khối của đồng vị 1 B : số khối của đồng vị 21.2. Mẫu nguyên tử của Bohr và sự lượng tử hóa năng lượng của nguyêntử1.2.1. Phổ nguyên tử- 1913 nhiều công trình nghiên cứu thực nghiệm của các nhà khoa học đãđo được độ dài sóng và tần số ánh sáng có thể bị hấp thụ hay được phát rabởi nguyên tử. Người ta đã xác định được rằng mỗi một loại nguyên tửchỉ có thể phát ra hay hấp thụ ánh sáng có tần số riêng biệt (đặc trưng) vàxác định nghiêm ngặt. Để lý giải điều này người ta dùng nguyên tử H lànguyên tử đơn giản nhất và có phổ đơn giản nhất.- Các vạch phổ nguyên tử H tạo thành một số dãy và vị trí của các dãyđược biểu diễn chính xác bằng biểu thức của Ritz: 1 1 σ = RH ( − ,2 ) 2 nnσ : Số sóng; biểu thức liên hệ giữa σ , λ và ν là: 1ν σ= = λcRH : hằng số Rydberg (109677,6 cm-1); c : vận tốc ánh sáng = 3.108 m/sec.Với các số liệu thực nghiệm cụ thể đối với phổ nguyên tử H. Trongnhững năm đầu thế kỷ XX không một nhà bác học nào giải thích được.1.2.2. Mẫu nguyên tử Bohr- Năm 1913 Bohr đã mạnh dạn đưa ra giả thuyết về nguyên tử (mẫunguyên tử Bohr) • Trong nguyên tử electron chuyển động xung quanh hạt nhân trênnhững quỹ đạo tròn đồng tâm xác định (quỹ đạo dừng hay quỹ đạo lượngtử). • Khi chuyển động trên quỹ đạo này electron không thu hay phát nănglượng (năng lượng của electron được bão toàn). Như vậy mỗi một quỹđạo dừng tương ứng với một mức năng lượng xác định (nghĩa là nănglượng của electron được lượng tử hóa). • Khi hấp thu năng lượng, electron chuyển từ quỹ đạo có mức nănglượng thấp đến quỹ đạo có mức năng lượng cao hơn. (và ngược lại)- Kết quả thu được từ giả thuyết trên: • Tính được bán kính quỹ đạo bền, tốc độ và năng lượng của electronkhi chuyển động trên quỹ đạo đó. • Giải thích được phổ của nguyên tử H (một số các ion giống H:Li , He+ ) 2+-Hạn chế của mô hình nguyên tử Bohr: • Đặt nguyên tử H vào một từ trường, quang phổ H trở nên phức tạp(hiệu ứng Zeeman) điều này không thể giải thích được bằng lý thuyết củaBohr. • Với những nguyên tử nhiều electron hơn, lý thuyết Bohr cho nhữngkết quả không đúng với thực nghiệm. • Năng lượng tốc của electron được lượng tử hóa, vị trí và tốc độcủa electron được xác định chính xác là hoàn toàn sai lầm.- Việc phát hiện ra tính sóng của electron dẫn đến một nền tảng vật lýmới ra đời Cơ học lượng tử đã bác bỏ hoàn toàn mô hình nguyên tửBohr.1.2.3.Tính chất sóng - hạt của electron- 1924 Louis de Broglie (người Pháp) cho rằng mọi dạng vật chấtchuyển động tương ứng với một sóng gọi là sóng vật chất de Broglie Tính chất sóng (hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ) λVật chất (ánh sáng) Z ] hλ= mc ] Tính chất hạt (hiệu ứng quang điện, compton…) m Z h : hằng số planck = 6,6256.10-34 J.s = 6,6256.10-27 ec.s ...