Upload
alina-aly
View
257
Download
2
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