Modeli atoma
-
Upload
senid-delic -
Category
Documents
-
view
52 -
download
5
description
Transcript of Modeli atoma
-
Modeli atoma
Mainski fakultet SarajevoR. Musemi
-
Zakonitosti atomskih spektara
Spektri su dijelovi elektromagnetskog zraenja
Zavisno od uzroka nastanka spektri mogu biti:
LinijskiTrakastiKontinualni
-
Atomski spektri
Atomska spektroskopija istrauje prijelaze meu elektronskim nivoima u atomu , te je jedna od metoda za prouavanje i identifikaciju materije.
Pojam potencijalne energije atoma vezan je s energetskim nivoima elektrona koji se kreu oko atomske jezgre
-
Spektar atoma vodika
-
Spektar Helija
Helium (nm)438.793
w 443.755 w 447.148 s 471.314 m 492.193 m 501.567 s 504.774 w 587.562 s 667.815 s=strong, m=med,
w=weak
-
Spektar atoma duika /azot-nitrogen/
-
Spektar H atoma - Balmer je predstavio H spektar formulom
R-Rydbergova konstanta
R=1,097.107m-1
2 2
1 1 1( ) 3,4,5,..2
R mm
-
ATOMSKI SPEKTRI
-
Valne duine linija drugih serija
n=1 Limanova serija, m=2,3,4,...n=2 Balmerova serija, m=3,4,5,..n=3 Paschenova serija, m=4,5,6,..
,2,1,...3,2,1
)11
(1
22
nnman
mnR
-
BOHROV MODEL ATOMA VODIKA
1913, Nils Bohr (1885-1962) objanjava spektar atoma vodika
on pretpostavlja da atomi energiju moguemitovati samo u kvantima
Bohr prihvata planetarni model atoma za osnovu
apsorpcija i emisija svjetlosti deava se pri prelazu elektrona iz jednog stacionarnog stanja u drugo
-
Frekvencija emitovanog ili apsorbovanog fotona odreena je zakonom o odranju energije
Efot = h f = Ekr - Epo Efot ... energija emitovanog ili apsorbovanog fotona h ..... Plankova konstanta (6.626 x 10-34 Js) f ..... frekvencija svjetlosti Ekr ... energija elektrona na kraju procesa Epo ... energija elektrona na poetku procesa
-
atomi emituju samo odreene valneduine (frekvencije)
Na stacionarnim orbitama ne zrae elektromagnetsku energiju:
tada se mogu kretati samo odreenim brzinama
tada mogu imati samo odreene vrednosti energije
Promijenjen pogled na Fiziku - kvantne mehanike i kvantne fizike
-
Bohrov uslov: moment koliine kretanja elektrona na orbiti mora biti celobrojni umnoak kvanta momenta koliine kretanja Lkv = h/2:. Ln = n Lkv
1. Orbita L1 = h/22. Orbita L2 = 2 h/23. Itd.
glavni kvantni broj elektrona broj orbitale na kojoj se elektron nalazi
-
Bohrov model atoma
-
BOHROV MODEL ATOMA
Bohrov model (1913. g.) je bio jedan od pokuaja objanjavanja eksperimentalno opaenih pojava poput diskretnih prijelaza u spektrima zraenja atoma, te samo postojanje atoma
-
Bohrov model se oituje u slijedeim postulatima
Kretanje elektrona na orbiti - Coulombova sila Moment koliine kretanja se kvantizira, tj. L = r x p jednak je L = n h /2
Planckova konstanta podijeljena s 2 , = 1.05456x10-34 Js Elektron u stacionarnoj orbiti ne zrai energiju, iako
se kree po orbiti Elektron zrai energiju samo kada prelazi iz jedne
stacionarne orbite u drugu. Energija emitiranog kvanta jednaka je razlici energija na tim orbitama
Em - En =
-
Elementarna teorija H atoma
Za odreivanje poluprenika stac. putanja, brzine i energije na njima koriste se jednaineravnotee centripetalne sile i Coulombove i kvantizacija momenta koliine kretanja
nrvm
r
Ze
r
vm
nn
nn
n
2
2
0
2
4
1
-
Poluprenik, brzina i energija na n-toj orbiti
22
42
20
2
0
2
22
20
1
2)4(
1
2
1
4
4
n
meZmvE
n
Zev
nmZe
r
nn
n
n
-
Franck-Hertz-ov eksperiment
1925 Nobelova nagrada* 1914, James Franck i Gustav Hertz izveli su experiment
koji pokazuje postojanje pobuenih stanja u atomima ive to je potvrda kvantne teorije koja predvia da elektroni samo mogu imati diskretizirana kvantna stanja energije
Elektroni ubrzani naponom idu prema prema pozitivno nabijenoj mreici u jednom staklenom balonu sa ivinim parama. Prolaze kroz mreicu na jednu ravnu plou koja se dri na malom negativnom naponu u odnosu na mreicu.
Vrijednosti napona ubrzavanja gdje struja pada uzimane su za mjerenje energije neophodne da prisili elektrone da preu u pobueno stanje
-
Franck-Hertz-ov eksperiment
-
Originalni Franck-Hertzovi podaci pokazuju da elektroni gube energiju od 4,9 eV po jednom sudaru sa atomima ive. To se moe opaziti kod naponskih intervala od 4.9 V.
-
BOHROV MODEL I VALOVI ELEKTRONA
1 Bohrov postulat moe se razumijeti valnom prirodom elektrona
postoje samo na onim stazama na kojima se interferencija ne ponitava2rn=n
de Broglieva relacija za valnu duljinu elektrona i gornja relacija = Bohrov prvi postulat
-
Rutherford i njegovi suradnici 1909. god. bombardirali su metalne folije alfa esticama
Thomsonov model ne moe objasniti dobivene rezultate
Rutherfordove pretpostavke: malejezgre 10 000 do 100 000 manje od atoma
po klasinoj teoriji atom bi morao emitirati kontinuirani spektar zraenja, a ne linijski koji zaista i emitira
-
Nedostaci Rutherfordovog modela: ne moe se objasniti stabilnost atoma niti emisija linijskih spektara
-
RUTHERFORDOV MODEL
nove tekoe za klasinu teorijuKad se elektron usporava ili ubrzava,
emitira svjetlost
atomi su u normalnim uvjetima stabilni i ne zrae svjetlost
Kako objasniti tu stabilnost?
-
Svaka vrsta atoma i molekula ima svoj karakteristian spektar od mnogo linija, i prema tome se najtanije mogu razlikovati kemijski elementi i njihovi spojevi.
Najjednostavniji atomski sistem, vodikov atom, emitira niz linija, kojima su frekvencije date jednostavnim matematikim pravilom (kao diferencije recipronih kvadrata cijelih brojeva pomnoene Rydbergovom konstantom)
-
Valna priroda estica de Broglieva hipoteza osnova valne(kvantne)mehanike
ELM valovi su dualne prirodeDa li je svaka supstanca dvojne prirode?Luis de Brogli : estice materije /elektron,
proton, neutron idr./ pored estinih svojstava pokazuju i valna svojstva.
2
E h
hp k
h
p
-
HEISENBERGOVA KVANTNAMEHANIKA
Bohrov princip korespondencije -Werneru Heisenbergu putokaz do otkria stroge kvantne mehanike atoma
genijalna ideja umjesto elektronskestazu u atomu uvesti nove kvantnoteorijske veliine
Max Born je uskliknuo: "Vi niste otkrili samo kvantnu mehaniku, nego i raun matrica!"
-
Heisenbergove relacije neodreenosti Born, Heisenberg i Pascal Jordan su
zajedno razvili strogi formalizam kvantne mehanike
kvantna mehanika uzima u obzir i sve ono to je mogue
Werner Heisenberg je detaljnije objasnio poetkom 1927. relacijama neodreenosti
2
px
-
KVANTNI BROJEVI
Valna slika elektrona posluila je Schrodingeru kao polazna taka u stvaranju valne mehanike
Putanju elektrona u atomu nemogue je odrediti: ona je posljedica valno-estine prirode materije
Kvantni brojevi pojavljuju se pri rjeavanju Schrodingerove jednadbe i odreivanju valnih funkcija elektrona u atomu
-
Za opis kvantnog stanja elektrona u atomu potrebna su etiri kvantna broja
Valne funkcije moraju imati konstante odreenih vrijednosti.Te konstante su kvantni brojevi. Schrodingerovo rjeenjedaje 3 rjeenja (n,l,m), dok je Dirak pronaao i etvrto (s-spin).
Valna funkcija predstavlja kombinaciju kvantnih brojeva
zove se orbitala
-
Pol Dirac (1902.-!984.)
-
Ervin Srdinger(1884.-1961.)
-
Glavni kvantni broj n odreuje energetski nivo, vrijednosti n=1,2,3,4,5,6,7
Spinski kvantni broj s odreuje smjer kretanja elektrona oko svoje ose
(-1/2,suprotno od kazaljke sata ,+1/2 u smjeru kazaljke sata)
-
Lijevo gore Rutherfordov model atoma Lijevo dole Bohrov model atoma Desno Schrdingerov model atoma
(s-orbitala)
-
PAULIJEV PRINCIP ISKLJUENJA
Kvantno stanje elektrona u atomu opisano je s etiri kvantna broja
Paulijev princip kae da dva elektrona u atomu ne mogu imati sva etiri kvantna broja jednaka.
To znai da ne mogu biti opisana istom valnom funkcijom
-
Elektroni u atomu prvo popunjavaju orbitale najnie energije, a to su one blie jezgri. Ako su popunjena sva nia stanja, kaemo da je atom u osnovnom stanju
Atom u pobuenom stanju ima energiju veu od osnovne, no i dalje je elektriki neutralan