chemia stosowana I

chemia stosowana I temat: elektrony i orbitale

nukleony(jądro atomowe) lit hel wodór 1H 1 4He 2 7Li 3 1H 1 2D 1 3T 1 jądro atomowe elektron (negaton) e– proton p+ neutron n0 oddziaływania: siły jądrowe(krótki zasięg) elektrostatyczne(odpychanie protonów) liczba atomowa, Z liczba masowa, A izotopy: ta sama liczba atomowa izobary: ta sama liczba masowa izotony: ta sama liczba neutronów prot deuter tryt

budowa pozajądrowa atomu • Rutherford - model planetarny:Dodatnio naładowane jądro, wokół którego krążą elektrony. • Bohr - dodał do modelu Rutherforda teorię kwantów Plancka i Einsteina:Elektrony mogą mieć tylko wybrane wartości energiii zajmować tylko wybrane orbity. • Heisenberg, Schrödinger, Dirac - mechanika kwantowa na bazie dualizmu korpuskularno-falowego de Broglie’a:Elektronów w atomach nie należy traktować jako cząstek, lecz jako chmurę ładunków o gęstości opisanej przez kwadrat funkcji falowej 2.Wg Heisenberga 2 określa prawdopodobieństwo przebywania elektronu w określonym obszarze przestrzeni.

równanie Schrödingera  - amplituda fali de Broglie’a Rozwiązaniem jest funkcja falowa.Musi mieć sens fizyczny: |(x,y,z)|2dv = 1 liczby kwantowe: główna, nenergia elektronu poboczna, lmoment pędu elektronu magnetyczna, mustawienie wektora momentu pędu względem pola magnetycznego

liczby kwantowe • główna liczba kwantowa n = 1, 2, 3, ... • poboczna liczba kwantowa l = 0, 1, ..., (n – 1) • magnetyczna liczba kwantowa m = (–l, ..., –1, 0, 1, ..., l) powłoki K, L, M, N, O, P, Q, ... podpowłoki s, p, d, f, g, ... Określają jednoznacznie kształt orbitalu elektronowego - obszaru przestrzeni o określonym prawdopodobieństwie przebywania elektronu. • spinowa liczba kwantowa s = +1/2 • magnetycznaspinowa liczba kwantowa ms = –1/2, +1/2

orbitale atomowe n = 1 l = 0 m = 0 (1s) n = 2 l = 0 m = 0 (2s) n = 2 l = 1 m = 0, ±1 (2p) n = 3 l = 0 m = 0 (3s) n = 3 l = 1 m = 0, ±1 (3p) n = 3 l = 2 m = 0, ±1, ±2 (3d)

orbitale atomowe n = 4 l = 0 m = 0 (4s) n = 4 l = 1 m = 0, ±1 (4p) n = 4 l = 2 m = 0, ±1, ±2 (4d) n = 4 l = 3 m = 0, ±1, ±2, ±3 (4f)

6d 5f 7s 6p 5d 4f 6s 5p 4d 5s 4p 3d 4s 3p 3s 2p 2s 1s poziomy energetyczne W atomach wieloelektronowych oddziaływania się komplikują, energia orbitalu zależy od wartości pobocznej liczby kwantowej. 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 5g 6s 6p 6d 6f ... 7s 7p ... ... energia

1s H 1s He 1s 2s Be  1s 2s Li  1s 2s 2p Ne     1s 2s 2p F     1s 2s 2p O     1s 2s 2p N     1s 2s 2p C    1s 2s 2p B   zapełnianie orbitali atomowych Zakaz Pauliego: Dwa elektrony nie mogą mieć identycznych wartości wszystkich czterech liczb kwantowych: n, l, m, ms. Jeden orbital mogą zajmować co najwyżej dwa elektrony, o przeciwnych spinach - elektrony sparowane. Reguła Hunda: Orbitale tego samego poziomu (podpowłoki) zapełniane są tak aby jak najwięcej elektronów było niesparowanych.

zapełnianie orbitali atomowych Na1s22s2p63s1 = [Ne]3s1 Mg1s22s2p63s2 = [Ne]3s2 Al1s22s2p63s2p1 = [Ne]3s2p1 ... Cl1s22s2p63s2p5 = [Ne]3s2p5 Ar1s22s2p63s2p6 = [Ne]3s2p6 = [Ar] K1s22s2p63s2p6 4s1 = [Ar]4s1 Ca1s22s2p63s2p6 4s2 = [Ar]4s2 Sc1s22s2p63s2p6d1 4s2 = [Ar]3d14s2 Ti1s22s2p63s2p6d2 4s2 = [Ar]3d24s2 ... Zn1s22s2p63s2p6d10 4s2 = [Ar]3d104s2 Ga1s22s2p63s2p6d10 4s2p1 = [Ar]3d104s2p1 ... Kr1s22s2p63s2p6d10 4s2p6 = [Ar]3d104s2p6 = [Kr]

I 0 1 wodór H hel He II III IV V VI VII 2 lit Li beryl Be bor B węgiel C azot N tlen O fluor F neon Ne 3 sód Na magnez Mg glin Al krzem Si fosfor P siarka S chlor Cl argon Ar 4 potas K wapń Ca skand Sc tytan Ti wanad V chrom Cr mangan Mn żelazo Fe kobalt Co nikiel Ni miedź Cu cynk Zn gal Ga german Ge arsen As selen Se brom Br krypton Kr 5 rubid Rb stront Sr itr Y cyrkon Zr niob Nb molibden Mo ruten Ru rod Rh pallad Pd srebro Ag kadm Cd ind In cyna Sn antymon Sb tellur Te jod I ksenon Xe 6 cez Cs bar Ba lantan La hafn Hf tantal Ta wolfram W ren Re osm Os iryd Ir platyna Pt złoto Au rtęć Hg tal Tl ołów Pb bizmut Bi układ okresowy Mendelejewa

H He H He Li Be B C N O F Ne Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La* Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Cs Ba La* Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac** Rf Db Sg Bh Hs Mt Fr Ra Ac** Rf Db Sg Bh Hs Mt La* Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu La* Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ac** Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Ac** Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr układ okresowy długi metale metaloidy niemetale gazy szlachetne

H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce ... Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th ... No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No układ okresowy - bloki konfiguracja helowców: He 1s2 Ne1s22s2p6 Ar1s22s2p63s2p6 Kr1s22s2p63s2p6d104s2p6 Xe1s22s2p63s2p6d104s2p6d105s2p6 Rn 1s22s2p63s2p6d104s2p6d10f145s2p6d106s2p6 pierwiastki bloku s pierwiastki bloku p pierwiastki bloku d pierwiastki bloku f

H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce ... Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th ... No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No 3d 4s Cr      3d 4s Cr     ważne wyjątki chrom, Cr powinno być [Ar]3d44s2 jest [Ar]3d54s1 miedź, Cu powinno być [Ar]3d94s2 jest [Ar]3d104s1 srebro, Ag powinno być [Kr]4d95s2 jest [Ar]4d105s1 lantan, La powinno być [Xe]4f16s2 jest [Ar]5d16s2

H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La* Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac** Rf Db Sg Bh Hs Mt La* Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ac** Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr wyjątki od reguł zapełniania orbitali 1e– (s d) 2e– (s d) 1e– (f d) 2e– (f d)

ważniejsze pierwiastki H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce ... Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th ... No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No

chemia stosowana I