38
STRUCTURA ATOMILOR MODELE ATOMICE

2 Modele atomice

Embed Size (px)

DESCRIPTION

modele atomice

Citation preview

  • STRUCTURA ATOMILOR

    MODELE ATOMICE

  • Modelul lui Thomson

    Ipoteza a fost emis n 1904 de ctre J.J. Thomson, bazndu-se pe observaia c proprietile electronilor sunt aceleai, indiferent de substan i de condiiile de obinere. Modelul este un model static, atomul fiind format dintr-o sfer uniform de electricitate pozitiv, n care se gsesc ncorporai un numr de electroni, astfel nct, n ansamblu, atomul este neutru din punct de vedere electric.

  • 2. Modelul planetar al lui Rutherford

    Este primul model dinamic al atomului emis de E. Rutherford, n anul 1911. Emiterea ipotezei s-a bazat pe experiena cu privire la difuzia particulelor prin foie metalice subiri.

  • CONCLUZII:Nucleul este nconjurat de un numr de electroni pentru ca atomul s fie neutru, electronii situndu-se la o distan relativ mare.Pentru ca electronii s se menin la o anumit distan de nucleu, ei trebuie s se roteasc cu o asemenea vitez, astfel nct fora centrifug s echilibreze atracia electrostatic a nucleului.

  • 3. Modelul lui BohrModel combin ideea de baz a modelului atomic al lui Rutherford cu teoria cuantic postulat de M. Planck i extins de A. Einstein.

    In 1913 N. Bohr a elaborat teoria lui asupra structurii atomului de hidrogen.

  • Teoria cuantic a lui Planck

    n 1900 M. Planck a artat c absorbia i emisia de energie radiant nu sunt fenomene continue, ci se produc n salturi, n mod discontinuu.La fel cum substana este constituit din particule, la fel i energia radiant este format din doze elementare de energie, numite fotoni sau cuante de energie.E = h uunde: E energie de lumin u frecvena (u = c / ) h constanta lui Planck (6,625610-34 Js)

  • Postulatele lui Bohr

    1. Primul postulat. Electronul se rotete n jurul nucleului numai pe anumite orbite circulare, nchise; in acest timp nu emite i nu absoarbe energie. 2. Al doilea postulat. Dac un electron trece de pe o orbit n2 pe o orbit n1, el trece de la o stare de energie En2 la starea de energie En1. Diferena de energie (En2 En1) reprezint energia pe care electronul a primit-o (n2 > n1) sau a cedat-o (n2 < n1). Aceast diferen de energie este egal cu o cuant de energie radiant.

  • Pentru a explica stabilitatea electronului pe orbitele staionare este necesar ca cele dou fore care acioneaz asupra electronului (fora centrifug i fora de atracie electrostatic dintre nucleu i electron) s fie egale.

  • - Fora centrifug:unde: Fc fora centrifug me masa electronului vn viteza electronului pe orbita circular de raz rn rn raza orbitei circulare n numr natural denumit numr cuantic principal

  • - Fora de atracie electrostatic:unde: Fe fora de atracie electrostatic e sarcina electronului o permitivitatea vidului rn raza orbitei circulare n numr natural denumit numr cuantic principal

  • Fc = Fe(1)

  • Momentul impulsului raportat la ntreaga orbit este un multiplu ntreg de h (h constanta lui Planck):

    2 mo vn rn = n h(2)Din (1) si (2)

  • Energia electronului (E) ce se mica pe o orbit este egal suma energiei poteniale (Ep) determinate de atracia nucleului i energia cinetic (Ec) ce tinde s ndeprteze electronul de proton:

  • Conform celui de-al doilea postulat, trecerea unui electron de pe o orbit pe alta se realizeaz prin salt i anume de pe o orbit inferioar pe una superioar cu ctig de energie, diferena de energie fiind o cuant, un foton:

  • unde: ` - numrul de und lungimea de und frecvena lungimii de und c viteza luminii R constanta lui Rydberg (R = 109677,76 cm-1)

  • Spectrul atomului de hidrogen

    Dac atomul de hidrogen este excitat, electronul va primi energie i va trece de pe orbite inferioare pe orbite superioare.ntoarcerea electronului de pe orbite superioare pe orbite inferioare are loc cu eliberarea energiei primite, fiecare tranziie corespunznd unei linii de o anumit frecven n spectrul de emisie.

  • Dac electronii se ntorc pe prima orbit

    (n1 = 1), radiaiile emise au lungimi de und foarte scurte, liniile spectrale se gsesc n domeniul ultraviolet, constituind seria Lyman.

  • 2. Dac electronii se ntorc pe a doua orbit (n1 = 2), liniile spectrale se gsesc n domeniul vizibil, constituind seria Balmer.

  • 3. Dac electronii se ntorc pe a treia orbit (n1 = 3), liniile spectrale se gsesc n domeniul infrarou apropiat, constituind seria Paschen.

  • 4. Dac electronii se ntorc pe a doua orbit (n1 = 4), liniile spectrale se gsesc n domeniul infrarou deprtat, constituind seria Brackett.

  • 5. Dac electronii se ntorc pe a doua orbit (n1 = 5), liniile spectrale se gsesc n domeniul infrarou deprtat, constituind seria Pfund.

  • Spectrul de linii al hidrogenului obinut prin revenirea electronilor pe orbite.

  • Nivelele de energie a atomului de hidrogen.

  • 4. MODELUL BOHR SOMMERFELD

    Teoria lui Bohr indic poziiile liniilor din spectrul hidrogenului, dar nu explic structura fin a a spectrului, aa cum rezult pe cale experimental.A. Sommerfeld (1916) a extins teoria lui Bohr.

  • Principalele aspecte ale teoriei lui Sommerfeld:

    - Energia electronului este determinat de numrul cuantic principal, n.

    - Pentru numrul cuantic principal n, pot s existe orbite diferite, n care electronul are aceeai energie. Aceste orbite difer prin forma lor (una circular i n-1 eliptice)

    - Pentru caracterizarea orbitelor eliptice s-a introdus i numrul cuantic azimutal n.

  • Numerele cuantice

    Analiza spectrului hidrogenului arat c numrul de linii spectrale este mai mare dect cel determinat de numrul cuantic n, care indic nivelul de energie al electronului. n realitate fiecare linie spectral este format din mai multe linii, foarte apropiate ntre ele.Pentru explicarea structurii fine a liniilor spectrale s-a admis c nivelele de energie se subdivid. Pentru caracterizarea unui electron sunt necesare mai multe numere cuantice.

  • Numrul cuantic principal, notat cu n, caracterizeaz distana orbitei staionare a electronului de nucleu.

    n = 1, 2, 3, 4, 5 ......

  • 2. Numrul cuantic secundar, notat cu l, corespunde momentului cinetic orbital al electronului de nucleu. Este o msur pentru semiaxa mic a elipsei.Valoarea numrului cuantic secundar l este determinat de condiia de cuantificare a momentului cinetic orbital:l = 0 ...... n-1 (n - 1) valoriFiecare subnivel se noteaz cu un simbol preluat din spectroscopie:l = 0 simbol s (sharp)l = 1 simbol p (principal)l = 2 simbol d (difus)l = 3 simbol f (fundamental)

  • 3. Numrul cuantic magnetic, notat cu m, reprezint proiecia momentului magnetic pe direcia cmpului.Dac atomul este introdus ntr-un cmp magetic exterior, liniile spectrale sunt scindate n mai multe linii apropiate intre ele efect Zeeman.Dac atomul este introdus ntr-un cmp electric exterior, liniile spectrale sunt scindate n mai multe linii apropiate intre ele efect Stark.

    Multiplicitile liniilor spectrale dovedesc c n aceste condiii, n atom exist mai multe nivele de energie dect pot fi descrise cu cele dou numere cuantice n i l.Influena cmpului magnetic asupra atomilor se explic prin existena momentului magnetic creat prin rotatia electronului pe orbita sa.m = -l ...... 0......l (2l + 1) valori

  • Valorile numrului cuantic magnetic m, pentru cazul l = 3.

  • 4. Numrul cuantic de spin, notat cu s, este determinat de rotaia electronului n jurul propriei sale axe care d natere unui moment magnetic propriu al electronului (moment cinetic de spin). 2 valori (rotaia electronului n jurul axei sale se face n acelai sens sau n sens contrar).

  • Concluzii:Modelul Bohr Sommerfeld explic un numr de fenomene importante;Nu explic dublarea anumitor linii spectrale n campuri magnetice;Incapacitatea de a interpreta spectrele atomilor cu mai muli electroni;Comportarea magnetic prevzut de teorie este diferit de cea observat experimental.Aceast teorie este o soluie simplificat a unei probleme complexe, rezolvat ulterior de mecania cuantic.

  • nvelisul de electroni al atomuluiConform modelului Bohr Sommerfeld putem construi o imagine a tomului.

    nveliul electronic al atomului este o structur stratificat.Electronii care graviteaz pe orbite cu numere cuantice diferite se gsesc la distane medii diferite faa de nucleul atomului.

  • 3. Electronii care au acelai numr cuantic principal se gsesc la aceeasi distan medie fa de nucleu, formnd un strat electronic.Stratul electronic corespunztor n = 1 (stratul K) cel mai apropiat de nucleuStratul electronic corespunztor n = 2 (stratul L)Stratul electronic corespunztor n = 3 (stratul M)Stratul electronic corespunztor n = 4 (stratul N)Stratul electronic corespunztor n = 5 (stratul O)Stratul electronic corespunztor n = 6 (stratul P)Stratul electronic corespunztor n = 7 (stratul Q)

  • 4. Fiecare strat conine n2 orbite.5. Electronii din acelai strat sunt caracterizai de numere cuantice secundare, l, diferite cu valori ntre 0 ... n-1 (orbitele cu l = 0 sunt circulare, celelalte sunt eliptice).6. Orbitele care au o anumit valoare a lui n i o anumit valoare a lui l formeaz substraturi electronice.

  • 7. Fiecare substrat este alctuit din 2l + 1 orbite.8. Fiecare orbit conine maxim doi electroni.9. Orbitele sunt caracterizate de trei numere cuantice: n, l, m.10. Electronii sunt caracterizai de patru numere cuantice: n, l, m, s

  • StratSubstratSimbolOrbitNumr de orbiten = 1l = 0sm = 01n = 2l = 0sm = 04l = 1pm = -1m = 0m = +1n = 3l = 0sm = 09l = 1pm = -1m = 0m = +1l = 2dm = -2m = -1m = 0m = +1m = +2