Obal atomu a Elektronová konfigurace
8. prosince 2006
Elektronový obal atomů- 1. hypotéza o struktuře atomu pochází od Rutherforda z roku 1911, představa plynula z analogie planetárního systému (jádro = slunce, elektrony = planety) => planetární model, nedostatek - obíhající elektrony by se stále přibližovaly k jádru, až by atom zanikl
- roku 1913 se pokusil odstranit nedostatky dánský fyzik Niel Bohr, vytváří kvantově-mechanický model, navrhl nové zákony pro pohyb elektronů - Bohrovy postuláty:
· elektron se může pohybovat kolem jádra jen po kruhových drahách s určitým poloměrem
· pokud elektron obíhá v některé z těchto drah, nevyzařuje žádnou energii
· elektron vyzařuje nebo přijímá energii pouze, přechází-li z jedné dráhy na druhou
- počátkem 20. století nastal rychlý rozvoj fyziky, rozvíjí se kvantová mechanika a pravděpodobnost, Schrödinger vytváří vlnově-mechanický model, který platí dodnes
11. prosince 2006
Kvantová čísla- elektron se v atomu vyskytuje v celé řadě stavů, které se vyznačují určitou energií a určitým rozložením elektronové hustoty kolem jádra, stavy charakterizujeme pomocí kvantových čísel:
· hlavní kvantové číslo - n - nabývá celočíselných hodnot od 1 do nekonečna (do 7), určuje energii a velikost orbitu podle vztahu En = -B / n2, En = molární energie, [En] = kJ×mol-1, B = 1312 kJ×mol-1 (konstanta), energie roste s hlavním kvantovým číslem, za běžných podmínek má elektron nejmenší možnou energii - je v „základním stavu“, dodáním energie můžeme elektron převést do „vzbuzeného (excitovaného) stavu“ a skočí na vyšší elektronovou hladinu
· vedlejší kvantové číslo - l - nabývá celočíselných hodnot od 0 do n - 1, obvykle jsou hodnoty označovány písmeny - s (0), p (1), d (2), f (3), píší se za hlavní kvantové číslo, toto číslo označuje tvar orbitu
15. prosince 2006
· magnetické kvantové číslo - m - nabývá celočíselných hodnot od -l do l, určuje směr orbitu - prostorovou orientaci
· spinové kvantové číslo - s - nabývá hodnot -0.5 nebo 0.5, určuje vlastní moment impulzu elektronu
Konfigurace
- stav elektronů ve složitějších atomech se popisuje pomocí kvantových čísel
- elektrony se stejným n tvoří elektronovou vrstvu (slupku, orbit), vrstvy se označují velkými písmeny K, L, M, N, O, P, Q (směrem od jádra ven)
- elektrony se stejnými n i l tvoří podslupku, tyto elektrony mají stejnou energii
- obsazování slupek elektrony (elektronová konfigurace) se řídí určitými pravidly:
o výstavbový princip - elektrony obsazují hladiny postupně podle stoupající energie - nejdříve jsou zaplňovány energeticky nižší orbity, pak vyšší (= směrem od jádra ven), 1s < 2s < 2p …
o Pauliho princip - každý stav charakterizovaný 3 kvantovými čísly (n, I, m) může být obsazen nejvýše dvěma elektrony, které se liší 4. kvantovým číslem (s), počet elektronů na hladině se píše jako exponent, např. 4f10
o Hundovo pravidlo - orbity se stejnou energií se obsazují nejdříve všechny po jednom elektronu
8. ledna 2007
o pravidlo n + l - pomáhá rozhodnout, který ze dvou orbitů má nižší energii a bude se dřív zaplňovat, se stoupající energií orbitů stoupá hodnota n + l, např: 4s < 3d
12. ledna 2007
Zápis elektronové konfigurace
- ke znázornění používáme diagramy, elektrony se značí různými značkami:
o orbit s jedním elektronem - (šipka / čárka) ve čtverečku / kroužku / na lince, nebo čtverec s jednou úhlopříčkou
o orbit s dvěma elektrony - (šipka nahoru + šipka dolů / dvě čárky) ve čtverečku / kroužku / na lince, nebo plně proškrtnutý čtverec (s dvěma úhlopříčkami)
- příklad: atom dusíku = 7N: 1s2 2s2 2p3 = spousta šipiček
22. ledna 2007
Ionizace- dodáním velké energie je možné odtrhnout od atomu elektron a vznikne kationt = ionizace, ionizační energie - I - energie nutná k odtržení elektronu od atomu, prvky v levé části periodické tabulky mají malou ionizační energii => snadno tvoří kationty
- z atomu může vzniknout i záporný iont - aniont, elektronová afinita - energie uvolněná při vzniku aniontu, prvky napravo v periodické tabulce tvoří anionty snadno - mají nízkou afinitu
Statistika