Transcript Struktura tvari

STRUKTURA TVARI
MODELI ATOMA
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
Demokrit: atomos, grč. nedjeljiv
Thompsonov model atoma: “kolač s grožđicama (puding sa šljivama)”
- nakon otkrića elektrona
- elektroni su u atomu raspoređeni kao grožđice u pudingu
MODELI ATOMA
- nakon otkrića jezgre (Rutherford)
- elektroni kruže oko jezgre kao planeti oko Sunca
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
Hantaro Nagaoka - koncept “planetnog sustava”
MODELI ATOMA
- objasnio raspršenje alfa čestica, ali ne atomske spektre
e
e
e
e
e
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
Rutherfordov model atoma: elektroni kruže oko jezgre
MODELI ATOMA
- objasnio nastanak atomskog spektra
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
Bohrov model atoma: elektroni u stacionarnim putanjama
Zašto elektron kruži oko jezgre?
Zašto elektron ne padne na jezgru?
Bohrovi postulati (1913.)
1. Elektroni kruže oko jezgre po putanjama kvantiziranih energija
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
BOHROV MODEL ATOMA
2. Atom emitira (apsorbira) zračenje samo pri prijelazu elektrona iz jedne
stacionarne putanje u drugu
3. Dopuštene su one putanje za koje vrijedi L  n 
BOHROVI POSTULATI
L  n
orbitalni moment
količine gibanja elektrona
reducirana Planckova
konstanta
h
L  me rn ven
Brzina elektrona u n-toj putanji
Radijus n-te putanje elektrona
Masa elektrona
me rn ven
nh

2

2
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
glavni kvantni broj
RADIJUS PUTANJE ELEKTRONA
2
me ven
1 e2

rn
4 0 rn 2
2
e
me rn
2 2
2
me ven rn 
4 0
 nh
 
 2 
2
 me rn
3
2
h
0
2
rn  n
 e 2 me
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
Uzrok kruženja elektrona – centripetalna sila - Coulombova sila
RADIJUS PUTANJE ELEKTRONA
Za prvu putanju n = 1
r1  0,053nm
me rn ven
nh
rn 
2  me ven
nh

2
RADIJUS PUTANJE ELEKTRONA
2
h
0
2
rn  n
2
 e me
Za prvu putanju n = 1
1 e2
ven 
n 20 h
BRZINA
ELEKTRONA
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
BRZINA ELEKTRONA
1
v1  2,18 10 m/s 
c
137
6
ENERGIJA ELEKTRONA
KINETIČKA
ENERGIJA
ELEKTRONA
me ven
2
2
me e 4
 2
n 8 02 h2
POTENCIJALNA
ENERGIJA
ELEKTRONA
me e 4

2 2 2
40 n h
4
1 me e
E  2
n 8 0 2 h2
Za prvu putanju n = 1
E1  2,1731018 J  -13,6eV
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
E  Ek  E p
ENERGIJA ELEKTRONA
4
18
E


2
,
173

10
J  -13,6eV
Za prvu putanju n = 1 1
n=2
E2  3,4 eV
n=3
E3  1,5 eV
n=4
E4  0,85 eV
itd
n   E  0
E/ eV
0
-0,85
-1,5
-3,4
-13,6
n=4
n=3
n=2
n=1
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
1 me e
E  2
2 2
n 8 0 h
E/ eV
-0,85
-1,5
-3,4
Slobodna stanja elektrona
n=4
n=3
Pobuđena stanja
n=2
Vezana stanja elektrona
-13,6
n=1
Osnovno stanje
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
ENERGETSKE RAZINE ATOMA VODIIKA
Atom emitira (apsorbira) zračenje samo pri prijelazu
elektrona iz jedne stacionarne putanje u drugu
h  Em  En
Kvant svjetlosti (fotona)
Razlika energija prijelaza
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
OBJAŠNJENJE LINIJSKIH ATOMSKIH SPEKTARA
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
SERIJE ELEKTRONSKIH PRIJELAZA VODIKOVA ATOMA
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
SERIJE ELEKTRONSKIH PRIJELAZA VODIKOVA ATOMA
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
BALMEROVA SERIJA VODIKOVA ATOMA
Hd Hg
Hb
Ha
Emisijska linija
Emisijski spektar
Fe
l
Apsorpcijska linija
Apsorpcijski spektar
l
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
H
Spektar Sunca
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
GLAVNI
n
redni broj elektronske ljuske
određuje energiju elektrona
ORBITALNI
l
kvantizira orbitalni moment količine gibanja elektrona
MAGNETNI
m
kvantizira magnetni moment količine gibanja elektrona
SPINSKI
s
za elektron može iznositi +1/2 ili -1/2
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
KVANTNI BROJEVI
GLAVNI
n  1, 2, 3...
K, L, M, N...
ORBITALNI
l  0, 1, 2, 3...(n  1)
s,p,d,f,...
MAGNETNI
ml  0,  1,  2,... l
SPINSKI
1
s
2
1
s
2
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
KVANTNI BROJEVI
Dva elektrona istog atoma ne mogu imati jednaka
sva 4 kvantna broja.
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
PAULIJEV PRINCIP ISKLJUČENJA
ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA (POPUNJENOST ELEKTRONSKIH LJUSKI)
Simbo
l
1.
Perioda
1
2
H
He
K
1s
L
2s
M
2p
3s
3p
3d
1s1
1s2
1
2
2.
Perioda
1s
2s
3 Li
4 Be
5 B
6 C
7 N
8 O
9 F
10 Ne
2
2
2
2
2
2
2
2
1
2
2
2
2
2
2
2
2p
3s
3p
3d
1s22s1
1s22s2
1s22s22p1
1s22s22p2
1s22s22p3
1s22s22p4
1s22s22p5
1s22s22p6
1
2
3
4
5
6
itd
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
Broj
4. Perioda
1s
L
2s
M
2p
N
3s
3p
3d
4s
25
Mn
2
2
6
2
6
5
2
26
Fe
2
2
6
2
6
6
2
27
Co
2
2
6
2
6
7
2
28
Ni
2
2
6
2
6
8
2
29
Cu
2
2
6
2
6
10
1
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
K
L
M
N
O
7.
1s
Perioda
2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d
87
4f
P
Q
5s 5p 5d
5f
6s 6p 6d
6f
7s 7p
Fr
2
2
6
2
6
10
2
6
10 14
2
6
10
..
2
6
..
..
1
88 Ra
2
2
6
2
6
10
2
6
10 14
2
6
10
..
2
6
..
..
2
89 Ac
2
2
6
2
6
10
2
6
10 14
2
6
10
..
2
6
1
..
2
90 Th
2
2
6
2
6
10
2
6
10 14
2
6
10
..
2
6
2
..
2
91 Pa
2
2
6
2
6
10
2
6
10 14
2
6
10
2
2
6
1
..
2
92
2
2
6
2
6
10
2
6
10 14
2
6
10
3
2
6
1
..
2
U
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012
K