Kvantna teorija za ELEKTRONSKATA strukturata na atomite

1. Kvantnateorijaza ELEKTRONSKATA strukturatanaatomite

2. Vidovme deka planetarniot model za struktura na atomot e neodr`liv poradi toa {to sekoja ~esti~ka (pa i elektronot) {to se dvi`i, postepeno gubi od svojata energija, i eden moment-treba da padne vo jadroto-posledica od toa bi bilo-Kolaps na atomot, a takvo ne{to ne se slu~uva vo prirodata bidej}i site znaeme deka atomite se dosta stabilni i materijata ne se raspa|a sama od sebe Zna~i, potrebna bila promena na hipotezata za planetaren model na atomot Planetaren model za Atom na vodorod

3. Tajnata za hemiskite svojstva na supstancite e skriena vo elektronskata struktura na atomot (odosno vo elektronite!). • Hemiskite reakcii se rezultat na promeni vo elektronskata struktura na atomite {to u~estvuvaat vo hemiskite reakcii. Zatoa, za razbirawe na hemiskite reakcii, neophodno e da se prou~i detalno elektronskata struktura na atomot. • Jadroto odnosno ~esti~kite {to se vo jadroto ne u~estvuvaat vo hemiskite reakcii. • Pod pimot elekronska struktura na atomot se podrazbira • broj na elektroni vo atomot; • kade i kako se rasporedeni elektronite vo atomot; • kolkava e energijata na elektronite; • Va`no! Elektronite imaat specifi~no odnesuvawe za koe ne mo`e da se najde analogija vo makroskopskiot svet!

4. ElektromagnetnoZra~ewe Golem del odsoznanijatazaelektronskatastrukturanaatomot se rezultatnaprou~uvawanainterakciitepome|uatomotisvetlinata. Zatoa e neophodnoda se zapoznaeme so osnovnitesvojstvanasvetlinata. Svetlinata e elektromagnetnozra~ewe. Vo prirodatapostojatrazli~nividovinaelektromagnetnizra~ewa. Na primer: vidlivasvetlina, X-zra~ewe, radio branovi, toplinskozra~eweitn. Site primeri se odnesuvaatnaelektromagnetnizra~ewakoi{to se razlikuvaatpome|usebesporedenergijata {to japrenesuvaat (poseduvaat). Sekoj elektromagneten bran se karakterizira so • -Branova dol`ina • -Frekvencija-broj na branovi dol`ni vo edinica vreme vreme • -amplituda Osobini na branov proces branova dol`ina vrv na branot amplituda • Osobini na elektromagnetnoto zra~ewe: • prenesuva energija niz prostorot; • brzina na dvi`ewe niz vakuum: c = 3  108 m s-1. [ematski prikaz na branov proces.

5. Svojstvanaelektromagnetnotozra~ewe n= c/l kade n =>frekvencija l => branova dol`ina c =>brzina na svetlina Energijata na branot e proporcionala so frekvencijata, E = hn (h e plankova konstanta) Kolku e frekvencijata n pogolema, tolku e energijata na toa branovo dvi`ewe pogolema

6. Fenomeni {to pridonesuvaat kon otkrivaweto na elektronskata struktura na atomite, i nekoi osnovni poimi ElektromagnetenSpektar Kako {to ka`avme, voprirodatapostojatelektromagnetnizra~ewa so razli~nabranovadol`ina. Celokupnotomno`estvona site elektromagnetnizra~ewa se vikaspektarnaelektromagnetnotozra~ewe. Branovatadol`inana Gama zracite e pribli`nanagoleminatanaatomskotojadro, dodekabranovatadol`inanaradiobranovite e pribli`nanadol`inatanaednofudbalskoigrali{te.

7. 1. Liniskiemisionispektrinanekoielementi Liniskitespektrinaelementite NE SE KONTINUIRANI tuku se sostojatod linii so to~noopredelenibranovidol`ini. Ovieliniskispektri se dobivaat kogaatomite se ekscitiraat (elektronitedobivaatpovisokaenergija, primer prizagrevawe) iprivra}awetovoosnovnatasostojbaelektronite {to se ekscitiranizra~atenergija so to~noopredelenabranovadol`ina. (Dokolkuelektronite bi se dvi`elepostojanopoorbiti, tie bi gubelepostepenoodsvojataenergija, i toga{ bi se dobilekontinuiranispektri, odnosnospektrinazra~ewe so site branovidol`ini, kako {to energijatanaelektronotpostepeno bi se namaluvala, a ne liniski. Ova bilprvfaktdekaelektronot ne kru`elokolujadrotokakoplanetaokolusonceto)

8. 2. Fotoelektri~enefekt • e proces na emisija na elektroni od metalite, koga vrz niv pa|a svetlina so opredelen intenzitet. Elektron mo`e da bide izbien od povr{inata na nekoj metal samo ako vrz nego padne svetlina so to~no opredelena energija ili branova dol`ina, a ne so bilo kakva svetlina bez razlika kolku e taa intenzivna!!! • Albert Einstein (1905) (Nobelova nagrada za fotoelektri~en efekt) • Svetlinata se sostoi od mali energetski paketi (ili ~esti~ki) nare~eni fotoni. • Sekoj foton poseduva energija proporcionalna na frekvencijata na zra~eweto: E = hn. • h e plankova konstanta, • h = 6.626068 × 10-34 m2 kg / s • v e frekvencija na zra~eweto • Koga fotonot se sudira so metalnata povr{ina negovata energija se prenesuva na elektronite. • Del od energijata se tro{i za sovladuvawe na privle~nite sili me|u elektronot i protonite, a del na kineti~kata energija {to elektronot pritoa ja dobiva.

9. Kvantna mehanika Kvantna teorija • -e teorija {to ja opi{uva strukturata na atomite i odnesuvaweto na atomite i molekulite • Trgnuva od hipotezata: • ako elektronot (~esti~ka) mo`e da stapuva vo interakcija so svetlinata (koja ima branova priroda), toga{ i elektronot mora da ima odredena branova priroda. • Zna~i, elektronot ima dvojna priroda • -se odnesuva i kako ~esti~ka i kako bran.

10. Sporedpostulatitenakvantnatamehanika Elektromagnetnotozra~ewe (energijata) se prenesuvasamovoto~noopredelenikoli~ininare~enikvanti • E= hn = hc/l • kade E => energija • h => Plank-ova konstanta • n => frekvencija • c => brzina na svetlinata • l => branova dol`ina Po analogijanasvetlinata, ienergijatakajelektronitetrebada se prenesuvavoto~noopredelenikoli~ininare~enikvanti

11. Trgnuvaj}iodoviesoznanijaipretpostavki, razviena e KvantnatamehanikaTaanudisovremenisoznanijazaelektronskatastrukturanaatomoti go voveduvapoimot atomskiorbitali • 1926 Erwin Schrödinger: [redingerovata branova ravenka ja vklu~uva branovata i korpuskularnata priroda na elektronot. Taa e osnova na novata nau~na disciplina nare~ena branova mehanika ili kvantna mehanika. • Re{enijata na [redingerovata ravenka se serija od branovi funkcii,Y. FunkcijataYnema konkretno fizi~ko zna~ewe, no nejziniot kvadrat,Y2, e ednakov na verojatnosta na nao|awe na elektronot vo odreden del od prostorot okolu atomskoto jadro. • Va`no: Spored Boroviot atomski model, elektronot se dvi`i po opredeleni pateki, nare~eni orbiti, no spored moderniot priod na [redinger, ne mo`e da stanuva zbor za opredelena pateka na elektronot, tuku samo za verojatnost za nao|awe na elektronot vo opredelen del od prostorot okolu atomot. HY = EY

12. [ematski prikaz na raspredelbata na elektronskata gustina vo atomot na vodorodot vo negovata osnovna sostojba. Intenzitetot na bojata (zatemnuvaweto) e proporcionalen na verojatnosta na nao|awe na elektronot vo prostorot.

13. Re{enijata na [redingerovata ravenka, se nare~eni orbitali. • Orbitalite imaat opredelen oblik koj e vo vrska so distribucijata na verojatnosta na nao|awe na elektronot na opredelen del od prostorot. • Spored [redingerovata ravenka, za opi{uvawe na elektronskite orbitali se koristat tri kvantni broevi :n, liml. • Glaven kvanten brojn: • Vrednostite za n se prosti celi broevi: 1, 2, 3, itn. • So porastot nan, elektronskata gustina e se podaleku od atomskoto jadro, odnosno raste goleminata na orbitalata. • So porastot nan, raste energijata na elektronot, odnosno elektronot e se poslabo svrzan so atomskoto jadro. • Orbitalen (azimutalen) kvanten brojl : • Vrednostite zalzavisat odni se dvi`at od 0 don-1 za sekoja vrednost nan. • Vrednostite zal , namesto so brojki, naj~esto se ozna~uvaat so bukvi i toa: • s (l = 0),p (l = 1),d (l = 2),f (l = 3). • Vrednostite nalgo definiraat oblikot, odnosno vidot na orbitalite. • Magneten kvanten brojml: • Vrednostite zamlzavisat odli se dvi`at od– l do + l. • Vrednostite namlgo definiraat magnetniot moment na eden ist vid orbitali. mlgo definiraat brojot na degenerirani orbitali (orbitali so ista energija) koi{to naj~esto se se razlikuvaat samo spored orientacijata vo prostorot.

14. Da gi pogledneme razli~nite kombinacii na kvantnite broevi, nivnata vzaemna povrzanost i nivnoto zna~ewe: • n = 1 (prv sloj), l = 0 (sorbitala); ml = 0 (edna vrednost zaml, toa zna~i ednasorbitala). Prviot elektronski sloj sodr`i samo ednasorbitala. • n = 2(vtor sloj): l = 0 (sorbitala); ml = 0; (edna vrednost zaml); • l = 1 (porbitali): ml = -1, ml = 0, ml = 1; (tri vrednosti zaml) • Vo vtoriot sloj postojat ednasi triporbitali.Deka postojat tripdegenerirani orbitali doznavame od trite vrednosti za magnetniot kvanten broj, diktirani od vrednostal = 1 za orbitalniot kvanten broj. • n = 3 (tretsloj), l = 0 (sorbitala); ml = 0 (ednasorbitala); • l = 1 (porbitali); ml = -1, ml = 0, ml = 1 (triporbitali) • l = 2 (dorbitali); ml = -2, ml = -1, ml = 0, ml = 1, ml = 2(petdorbitali). • Od vrednosta zal = 2, sleduvaat pet vrednosti zaml, {to zna~i pet degeneriranidorbitali. • Vo tretiot elektronski sloj postojat ednas,tripi pet d orbitali.

15. Mno`estvoto orbitali so ist glaven kvanten broj nse narekuva elektronski sloj ili elektronska lu{pa. • Zbirot na orbitali so ist glaven kvanten broj ni orbitalen kvanten broj l, se narekuva elektronski potsloj ili podlu{pa.

16. Brojot na elektronski podsloevi vo odreden sloj e ednakov so glavniot kvanten brojot na slojot. Prviot sloj (n = 1) ima samo eden podsloj (spotslojot). Vtoriot sloj (n = 2) ima dva podsloevi (s ippodsloj). Tretiot sloj (n = 3) ima tri podsloevi (s, pidpodsloj) itn. • Sekoj podsloj sodr`i opredelen broj orbitali: • podslojot s sodr`iedna orbitala; • podslojot p sodr`itri orbitali; • podslojot d sodr`ipet orbitali; • podslojot f sodr`isedum orbitali. [ematski prikaz na brojot na orbitali i nivnata relativna energija vo atomot na vodorod. (Zabele{ka: Ovoj dijagram va`i samo za atomot na vodorodot, odnosno za edoelekronski atom.) Energija Osnovna sosojba Sekoj atom na vodorod pri obi~na temperatura se nao|a vo svojata osnovna sostojba. Toa zna~i deka negoviot elektron se nao|a vo 1s orbitalata. Drugite energetski nivoa (orbitali) se prazni, nepopolneti. Za da elektronot premine vo povisokite energetski sloevi potrebno e da se apsorbira energetski kvant so to~no opredelena frekvencija i koli~ina energija {to odgovara na razlikata pome|u energetskite nivoi pome|u koi se vr{i elektronskiot premin.

17. Atomski orbitali • Sorbitali • 1Sorbitalata e sferno simetri~na, odnosno ima oblik na sfera. Va`no: Vo 1s orbitalata verojatnosta za nao|awe na elektronot vo del od prostorot daleku od atomskoto jadro e skoro nula, odnosno, verojatnosta drasti~no opa|a so porastot na rastojanieto. 1s orbitala. Zavisnost na verojatnosta za nao|awe na elektronot Y 2 od rastojanieto od atomskoto jadro r.

18. porbitali • porbitalite imaat oblik na prostorni osumki so jazol vo atomskoto jadro. • Postojat triporbitali {to se razlikuvaat samo po nivnata orientacija vo prostorot. [ematski prikaz nap orbitalite.

19. d- orbitali

20. f-orbitali

21. Zapamti!Orbitali • -se regioni kade postoi verojatnost da se najde elektronot okolu jadroto na eden atom, a ne pateki po koi se dvi`at elektronite!!! • Postojat 4 tipa na orbitali => s p d f • Vo sekoja orbitala mo`e da ima maksimalno dva elektroni, i site elektroni imaat razli~na energija-ne postojat dva isti elektroni!!!

22. [to treba da zapomneme -Atomite se sostaveni od jadro i elektronska obvivka. Vo jadroto se smesteni protonite i neutronite i .... -Vo elektronskata obvivka se smesteni elektronite -Elektronite se nao|aat vo energetski sloevi (nivoa) so to~no opredelena energija. Vo sloevite postojat podsloevi nare~eni orbitali vo koi se smesteni elektronite. -vo sekoja orbitala mo`e da se smestat maksimalno 2 elektroni. -sostojbata (energijata) na elektronite vo sekoj atom e opi{ana preku ~etiri kvantni broevi-glaven, orbitalen, magneten i spinov. -vo eden atom ne postojat dva identi~ni elektroni {to imaat ista energija -koga zbrouvame za polo`ba na elektronot, sekoga{ zboruvame za verojatnost na nao|awe na elektronot na odredena pozicija. -elektronite vo podale~nite elektronski sloevi imaat povisoka energija i tie obi~no se elektronite {to se razmenuvaat (u~estvuvaat) vo hemiskite reakcii.

23. Pra{awa

24. Elektronskakonfiguracijanaelementite--e edenna~inna {ematskiprikaznapopolnuvawenaatomskiteorbitali so elektroni

25. Vidovmedekaorbitali se • Regioni kade postoi golema verojatnost da se najde elektronot vo atomot • Ima 4 tipa na orbitali => s p d f • Vo sekoja orbitala mo`e da ima maksimum 2 elektroni • Ne postojat dva elektroni so identi~na energija • Pazi-Orbitalite se funkcii t.e. re{enija na [redingerovata ravenka. Tie fizi~ki ne postojat kako takvi vo atomite i elektronite ne se dvi`at po orbitalite da pravat osumki ili ne znam kakvi paralti, tuku matemati~kite re{enija na tie funkcii ja davaat forma na orbitalite

26. Atomski orbitali forma brojnaorbitali s sferi~na 1 p osumka 3 d kompleksna 5 f eptenkompleksna 7

27. Koga zboruvamezaelektronismestenivoorbitali, nievsu{nostzboruvamezapolo`batanaelektronite-kade se tie smesteni, pobliskuilipodalekuodjadroto, izaenergijatanaelektronite! Kolkuelektronite se vopodolniteelektronskisloevi, t.e. kolku se tie poblisku do jadroto, tie imaatponiskaenergija. Kolku se podalekuodjadroto-energijataim e povisoka.Principna Pauli-mnogubiten-ka`uvadeka ne postojatdvaelektronikoiimaatistivrednostina site ~etirikvantnibroevi, ili -Ne postojatdvaelektroni so identi~naenergija. Ako trite kvantnibroja-n ,l imlzadvaelektroni seidenti~ni, toga{ tie morada se razlikuvaatponivniot spin-sekoidvaelektroniimaatrazli~enspinovbrojmskojmo`edaimavrednosti +1/2 i – 1/2

28. [to e Elektronska konfiguracija? • Toa e kratko {ematsko prika`uvawe na zaposednatosta na orbitalite od energetskite nivoa od eden atom so elektroni: • Orbitalite ednostavno • gi pretstavuvame • so kvadrat~iwa, • a elektronitevo niv • so strelki

29. Elektronska konfiguracija-elektronite vo atomite se smesteni vo energetski nivoa so to~no opredelena energija sloj => energetski nivoa podsloj => orbitali

30. Redoslednapopolnuvawenaelektronskitenivoa 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 7s Prv elektronski sloj n=1 n=2 Vtor elektronski sloj Tret elektronski sloj n=3 n=4 ... ... n=5 n=6 n=7

31. ElektronskaKonfiguracijananekoielementi H atom 1 elektron 1s1

32. Elektronska Konfiguracija na nekoi elementi He atom 2 elektroni 1s2

33. ElektronskaKonfiguracijananekoielementi Li atom 3 elektroni 1s2, 2s1

34. ElektronskaKonfiguracijananekoielementi Cl atom 17 elektroni 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p5

35. ElektronskaKonfiguracija na negativni joni Dodaj elektron (i), 1 elektron za sekoj negativen polne`

36. Elektronska Konfiguracija S-2jon (16 + 2) elektroni 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6

37. Elektronska konfiguracija na Pozitivni joni Odzemi elektron (i), 1 elektron za sekoj pozitiven polne`

38. Elektronska konfiguracija Mg+2jon (12-2)elektroni 1s2, 2s2, 2p6

40. DA ZAPAMTIME!!! {ematski atomskite orbitali se prika`uvaat so kvadrat~iwa, a elektronite vo niv so strelki so orientacija kon gore i nadolu Vo sekoja orbitala mo`e da se smestat maksimum 2 elektroni Primer-{ematski prikaz na potpolnuvawe na atomskite orbitali na Fe so elektroni

41. s-orbitalite mo`e da primat maksimum 2 elektroni p-maksimum 6 elektroni d-maksimum 10 elektroni Popolnuvawe na orbitalite so elektroni Vtor el. sloj, za n = 2, maksimum 8 elektroni vo ovoj sloj 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6... Prv elektronski sloj za n=1 maksimum 2 elektroni tret el. sloj, za n = 3, maksimum 8 elektroni i vo ovoj sloj Primer: C-ima 6 elektroni. Napi{i ja elektronskata konfiguracija na 6C 6C: 1s2 2s2 2p2

42. Mnoooooguva`no!!!!! Zadaedenelektronpremineodednavodrugaorbitala odnosnoodsostojba so poniskakonsostojba so povisokaenergija, natojelektron MORA da mu se doneseenergija {to TO^NO odgovaranarazlikata pome|uenergiitenaatomskiteorbitali!!! Zna~i, akoedenelektron e smestenvo 1sorbitalata i akosakametojdapreminevo 2porbitalata, toga{ MORAnatojelektronda mu donesemeenergija to~notolku, kolku {to e razlikatavoenergiite pome|u 1si 2p orbitalite (vidinadijagramotlevo) Razlikavoenergiite pome|u 1s i 2porbitalite Prikaznaenergijata {to tebada mu se donese naedenelektronsmestenvo 1sorbitalata zadatojdapreminevo 2porbitalata,

43. Prikaznazabranetipreminikogaeden elektron }e primi NESOODVTENO koli~estvoenergija zadapremine odednovodrugoenergetskonivo Prikaznadozvolenipreminikoganaeden elektron }e primi energijazadapremine odednovodrugoenergetskonivo

44. Regioni vo periodniot sistem spored elektronskata struktura

45. Pra{awa