Bài giảng Hóa đại cương: Chương 2. Cấu tạo nguyên tử

Thuyết cấu tạo nguyên tử của Thompson 1903. theo Thompons nguyên tử là một quả cầu bao gồm các điện tích dương phân bỗ đồng đều trong toàn thể tích, điện tích dương được trung hòa bởi các electron có kích thước không đáng kể
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa đại cương: Chương 2. Cấu tạo nguyên tử CHƯƠNG 2Chương 2ChươngCẤU TẠO NGUYÊN TỬ NGUYÊN 11. Lịch sử thuyết cấu tạo nguyên tử 1.1. Mô hình Thomson 1.2. Mô hình Rutherfor 1.3. Mô hình Borh 1.4. Mô hình AO (Atomic Obitan) 21.1. Mô hình Thomson  Thuyết cấu nguyên tử của Thompson 1903.  Theo Thompson, nguyên tử là một qủa cầu bao gồm các điện tích dương phân bố đồng đều trong toàn thể tích, điện tích dương được trung hòa bởi các electron có kích thước không đáng kể.  Thuyết không giải thích được tại sao các điện tích âm và dương trong cùng thể tích nguyên tử lại không hút nhau để trung hoà. 31.2. Mô hình Rutherfor (1871-1937) 1911, Rutherford đã đưa ra mẫu hành tinh nguyên tử đầu tiên: “Electron quay chung quanh hạt nhân nguyên tử giống như hành tinh quay xung quanh mặt trời”. Nhược điểm của mẫu nguyên tử này là không giải thích được tính bền của nguyên tử. 41.2. Mô hình Rutherfor (1871-1937) • Mỗi nguyên tử gồm hạt nhân mang điện tích dương có kích thước nhỏ (bán kính khoảng 10-15m) so với kích thước nguyên tử (bán kính khoảng 10-10m). Khối lượng nguyên tử tập trung chủ yếu ở hạt nhân. Xung quanh hạt nhân là các điện tử chuyển động trên các quỹ đạo khác nhau. • Nguyên tử trung hòa điện nên số điện tử có trong nguyên tử bằng với điện tích hạt nhân nguyên tố. 51.2. Mô hình Rutherfor (1871-1937)  Vật chất =  Phần tử rất nhỏ → Nguyên tử  Nguyên tử = Hạt nhân (Proton + Nơtron) + Điện tử  Tích điện (+) (0) (-) mp = 1,67.10-27 kg mn = 1,675.10-27 kg me = 9,11.10-31 kg mp = 1836 me 6Cấu tạo nguyên tử Cacbon 71.3. Mô hình Borh - 1913 Ba định đề của Bohr  Electron chỉ quay trên một số quỹ đạo nhất định, ứng với một năng lượng xác định (quỹ đạo dừng)  Khi quay trên quỹ đạo dừng electron không mất năng lượng.  Nguyên tử phát ra hay hấp thụ năng lượng khi electron nhảy từ quỹ đạo dừng này sang quỹ đạo dừng khác. 81.3. Mô hình Borh Thành công của thuyết Bohr  Giải thích một số đặc trưng của phổ H:  Tính toán dãy Balmer và các dãy phổ khác  Tính toán giá tri RH phù hợp với thực nghiệm  Đưa ra một số biểu thức về bán kính nguyên tử  Dự đoán mức năng lượng của nguyên tử H  Có thể mở rộng với những nguyên tử giống H  Nguyên tử 1 electron  Ze2 được thay cho e2 trong phương trình  Z là điện tích của nguyên tố 91.3. Mô hình Borh Nhược điểm của mẫu nguyên tử Bohr - Nghiên cứu bằng các thiết bị quang phổ hiện đại cho thấy rằng quang phổ của nguyên tử hyđro có số vạch nhiều hơn số vạch tiên đoán theo thuyết Bohr. Máy quang phổ hiện đại cho thấy mổi vạch tách làm 2 vạch. - Khi đặt nguyên tử trong điện trường hay từ trường số vạch quang phổ còn tăng nhiều hơn nữa (hiệu ứng Ziman). Thuyết Borh không thể giải thích được các hiện tượng vừa nêu. 101.4. Mô hình AOTính chất sóng hạt của ánh sáng  Tính chất hạt • Hiện tượng quang điện • Hiện tượng compton  Tính chất sóng • Hiện tượng giao thoa • Hiện tượng nhiễu xạ 111.4. Mô hình AOTính chất hạt  Bản chất hạt của ánh sáng thể hiện ở hiệu ứng quang điện: E = hν (1)  Năm 1903 Einstein tìm ra hệ thức: E = mc2 (2)  Từ (1) và (2) ta có: m = h ν/c2 tức là ánh sáng cũng có một khối lượng do đó có tính hạt. 121.4. Mô hình AO Tính chất sóngÁnh sáng truyềnđi không gian vớivận tốc c, bướcsóng λ tần số ν.Khi đó: c = λ.ν 131.4. Mô hình AOTổng hợp Phương trình thể hiện bản chất sóng – hạt của ánh sáng h  mc 141.4. Mô hình AOGiả thuyết De Broglie1924, Louis De Broglie đưa ra giả thuyết: Electron cũng như các vật chất vi mô đều có bản chất sóng – hạt đối với chúng hệ thức sau đây phải thỏa mãn: h  mv 151.4. Mô hình AONguyên lý bất định của Heisenberg Không thể xác định chính xác đồng thời vị trí và tốc độ của hạt vi mô. h v.x  2m Δv: độ bất định về tốc độ v: Δx: độ bất định về vị trí x: W. Heisenberg 1901-1976 161.4. Mô hình AONguyên lý bất định của Heisenberg Ví dụ đối với vi mô m= 10-27g, chuyển động với độ chính xác tốc độ v = 108cm thì độ bất định về vị trí nhỏ nhất x sẽ là: 6,625.1027 h 0 8 x    1,6.10 cm  1,6 A  28 8 2m.v 2.3,14.9,1.10 .10 Độ sai số xác định vị trí là quá lớn so với kích thước bản thân nguyên tử. Tóm lại nếu xác định chính xác vị trí hạt vi mô thì không thể xác định chính xác tốc độ của nó và ngược lại. Thay vào đó người ta chỉ nói xác xuất tìm thấy electron (hay các hạt vi mô khác) tại một thời điểm nào đó. 171.4. Mô hình AOPhương trình SchrodingerPhương trình sóng Schrodinger mô tảchuyển động ...