Transcript Zenbaki kuantikoak

MEKANIKA KUANTIKOA
ATOMOARI APLIKATUTA
Aurkibidea:
 Borh-en ereduaren mugak
 Atomoaren eredu mekano-kuantikoa
 Zenbaki kuantikoa
 Konfigurazio elektronikoa
Borh-en ereduaren mugak
• Bohr-en arrakasta handia izan zuen hidrogeno
atomikoaren espektroaren jatorria adieraztean,
baina ezin zituen gainerako elementuen
espektroak azaldu.
• Zeeman efektua. Zeeman-ek behatu zuen
espektroaren lerroak, lerro gehiagotan banatzen
zirela.
• Espektroaren lerro batzuk bat izan beharrean,
bikoiztu egiten zirela ikusi zuen. Honek energia
maila bakoitzean azpi-mailak aurki daitezkeela
pentsarazi zuen.
• Ezin izan zuen demostratu orbita egonkorretan
biratzen ari zen elektroiak zergatik ez zuen
energia galtzen edo irabazten.
http://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/
ma/ma7.html
Atomoaren eredu mekano-kuantikoa
Ereduaren ezaugarri nagusiak teoria hauetan
daude:
• Uhina-partikula dualitatea: Brogliek
proposatu zuenez, partikula materialak uhinpropietateak dituzte, horregaitik patikula bat
mugitzean uhin bat sortzen da.
http://www.youtube.com/watch?v=vjA15wZxJgI&fea
ture=related
Atomoaren eredu mekano-kuantikoa
• Ziurgabetasun-printzipioa:
Heisenberg-ek proposatu zuenez,
ezin dugu aldi berean elektroiaren
posizioa eta abiadura ezagutu, beraz ez
dugu bere ibilbidea, non dagoen eta
non egongo den. Hau da orbita
kontzeptua desagertu egiten da.
Eredu mekaniko-kuantikoaren
ekuazioek elektroiak atomoaren
barruan duen portaera deskribatzen
du. Honen ondorio orbitala da. Orbital
horretan,elektroia aurkitzeko
posibilitatea oso handia da.
http://www.youtube.com/watch?v=sDM6Q
E-wemU&feature=related
Atomoaren eredu mekano-kuantikoa
• Orbitala
Nukleoaren inguruko espazioaren eskualdea da,
non energia jakiniko elektroi bat aurkitzeko
probabilitatea handia dagoen
Zenbaki kuantikoak
• Zenbaki kuantiko nagusia (n).
Zenbaki honekin energia maila
nagusiko orbitalak izendatzen
ditugu.
• Bere balioak, n: 1,2,3,4…
• Orbitalen tamaina ere ematen
digute, zenbat eta handiagoa izan
n-ren balioa orduan eta
handiagoa izango da elektroiaren
nukleorainoko batez besteko
distantzia.
• Lehen maila da energia txikiena
duena. eta nukleotik aldentzean
gero eta energia gehiago dute.
Zenbaki kuantikoak
• Zenbaki kuantiko orbitala
edo sekundarioa (l).
Zenbaki honekin energia
maila nagusi bakoitzean
zenbat energia azpimaila
dauden jakin dezakegu.
Bere balioak, l: 0,1,2,…(n-1)
Orbitalaren itxura ere ematen
du.
Zenbaki kuantikoa
l=0 denean, orbitalaren
izena ``s´´ da.
l=1 denean, orbitalaren
izena ``p´´ da.
Zenbaki kuantikoak
l= 2 denean, orbitalaren
izena ``d´´ da.
l=3 denean, orbitalaren
izena ``f´´ da.
Zenbaki kuantikoak
• Zenbaki kuantiko
magnetikoa (m)
Zenbaki honek energia
azpimaila bakoitzean
zenbait orbital dejeneratuak
dauden azaltzen digu.
Bere balioak, m: -1,…+1
Orbitalen orientazioa zein
den ere esaten digu.
Zenbaki kuantikoak
• Spina (ms)
Zenbaki kuantiko honek
orbital bakoitzean zenbat
elektroi kokatu daitezkeen
esaten digu.
Bi balio ditu, +1/2 eta -1/2.
Elektroiak bere baitan egiten
duen biraketarekin erlazionaturik
dago, horrek bi orientazio posible dituen
bi eremu magnetiko sortzen ditu.
Zenbaki kuantikoak
• n,l,m hiru zenbaki kuantiko hauek elektroia zein
energia mailan, zein azpimailan eta nolako
orientazioan , hau da zein orbitaletan dagoen
esaten digu.
• Berriz, n, l, m eta spinak (ms), lau zenbaki
kuantiko hauek orbita konkretu horretan sartzen
den elektroiaren imformazioa, hau da sartzen
den aurrenekoa edo bigarrena den.
http://www.youtube.com/watch?v=nQv7vPohzj0
&feature=related
Zenbaki kuantikoak
• Orbitalen eta elektroien kokapena mailen
arabera:
Zenbaki kuantikoak
• Zenbaki kuantikoen zenbait adibide:
1. Esan laukote hauetatik zeintzuk dauden baimenduta
elektroiarentzako.
n
l
ml
ms
3
0
0
-1/2
2
1
-1
+1/2
3
3
2
+1/2
4
2
-2
+1/2
l=0
n=3 » l=1 » ml=0 » ms=-1/2
l=2
ms=+1/2
3s ORBITALA
Zenbaki kuantikoak
ml=-1
n=2 » l=0 » ml= 0 » ms=-1/2
l=1
ml=1
ms=+1/2
2p ORBITALA
l=0
n= 3 » l=1 l=3 ezin da izan l (n-1) eginda lortzen delako
l=2
l=0
ml=-2
n=4 » l=1 » ml=-1
l=2
ml= 0
l=3
ml=1
ml=2
» ms= +1/2 4d ORBITALA
ms= -1/2
Konfigurazio elektronikoak
Fisika atomikoan eta kimikan, atomo bateko,
molekula bateko edo beste edozein egitura
fisikotako (esaterako, kristal bateko) elektroiek
daukaten antolamenduari deritzo konfigurazio
elektronikoa.
Konfigurazio elektronikoa zera da, atomoaren
nukleoaren inguruko elektroien banaketa.
Egungo teorien arabera, elektroiak orbital
izeneko espazio gune mugatu batzuetan
mugitzen dira:
Konfigurazio elektronikoak
Hona hemen konfigurazio elektronikoaren adibide bat:
1s2 2s1
Honek zera esan nahi du:
"1s" izeneko orbitalean 2 elektroi daude kokatuta eta "2s" izeneko
orbitalean elektroi bat. Hau da, atomo honek dituen hiru elektroiak non
dauden zehaztu dugu; atomoaren konfigurazio elektronikoa adierazi
dugu.
Bestalde kontuan izan
goi-indizeen
baturak ematen duela
kokatutako
elektroien kopurua.
Gure kasuan, 2+1=3; 3
elektroi kokatu ditugu bere
orbitaletan. Goi-indizeen baturak,
beraz, konfigurazio elektronikoan
zehaztutako elektroikopurua adierazten du.
Konfigurazio elektronikoak
KUTXA DIAGRAMA
Orbital guzti horiek marraztea konplexua denez,
askotan orbital horiek kutxaren bidez ordezkatzen dira
eta elektroi bakoitza gezi baten bidez.
Orbital bakoitzean bi elektroi sar daitezke gehienez.
Elektroiak gezi bezala irudikatuko ditugu. Adibidez:
Konfigurazio elektronikoa adierazteko beste era bat
notazio estandarra da, non aipatzen den orbitalaren
izena eta goi-indize gisa zenbat elektroi dauden.
adibidez, honela adieraziko litzateke: 1s2 2s2 2p4
Konfigurazio elektronikoak
Konfigurazio elektronikoaren arauak
Elektroiak nukleoaren inguruan banatzen dira,
maila eta orbital desberdinetan. Nola
antolatzen diren ikusteko, ondoko arauak hartu
behar dira kontuan:
1. Aufbau edo eraikitze-printzipioa
2. Pauli-ren esklusio-printzipioa
3. Hundt-en araua
Konfigurazio elektronikoak
ERAIKUNTZA-ARAUA
Orbitalak bere energiaren arabera betetzen dira.
Energia txikien duten orbitalak (grafikoan
behean) lehenago betetzen dira. Zenbat eta maila
handiagokoa izan orbitala, energia gehiago du
normalean. Eta maila bereko orbitalen artean,
ordena hauxe da s<p<d<f; hau da "f"-k du energia
gehiago.
Konfigurazio elektronikoak
Lehen esan bezala, zenbat eta maila
handiagokoa izan orbitala, energia gehiago
du normalean. Honela,"3s" orbitala (3.
mailakoa) baino lehen "2s" orbitala (2.
mailakoa) betetzen da. Eta "2s" orbitala
baino lehen, "1s“ orbitala (1.mailakoa)
betetzen da. Eta maila bereko orbitalen
artean, ordena hauxe da s<p<d<f; hau
da"f"-k du energia gehiago. Har ditzagun 4.
mailako orbitalak adibidez. Kasu honetan,
"4f" orbitala baino lehen "4d" orbitala
betetzen da; "4d“ orbitala baino lehen "4p“
orbitala; azkenik, "4p“ orbitala baino
lehen, "4s" orbitala betetzen da.
Konfigurazio elektronikoak
PAULI-REN ESKLUSIO-PRINTZIPIOA
Pauliren esklusio-printzipioa: bi elektroik ezin
dituzte zenbaki kuantitatibo guztiak berdinak
eduki. orbitale bakoitzean 2 elektroi soilik
Honen arrazoia, edozein bi elektroi lau zenbaki
kuantiko berdina ezin
dutela izan da.
Konfigurazio elektronikoak
HUND-EN ARAUA
N eta l zenbaki kuantiko berberak dituzten bi
orbitalek energia berbera dute. Horiek betetzeko,
lehenik elektroi bat jartzen da orbital bakoitzean;
ondoren, bigarren elektroiarekin betetzen dira.
Orbital baliokideen kasutan ("p" orbital
baliokideak 3 dira; "d" orbital baliokideak
5...), elektroiak desaparekaturik kokatzen dira,
aukera dagoenean.
Konfigurazio elektronikoak
Moeller-en diagrama
Orbitalak zein ordenetan betetzen diren gogoratzeko
era grafikoa, Moeller-en diagrama da.
Moeller-en diagrama osatzeko, gezi paraleloak
irudikatzen dira, eta geziek adierazten duten ordena,
orbitalek jarraituko dutena da.
Adibidea:
Bromo(z=5)
http://www.youtube.com/watch?v=KeX10ZW_wss&fe
ature=related
Konfigurazio elektronikoak
• Konfigurazio elektronikoaren zenbait adibide:
1.
Egin elementu hauen konfigurazio elektronikoa. Ondoren esan
oinarrizko egoeran edo kitzikatuta dauden.
•
H: 1s1
•
Ca2+: 1s2 2s22p63s23p64s2
(Z=1)
Oinarrizko egoeran
•
Li: 1s22s1
(Z=3)
Oinarrizko egoeran
(Z=20)
Z=18 izan behar delako tatxatu dugu 4s2
Oinarrizko egoeran
•
Na: 1s22s22p64s1
Kitzikatuta dago
Oinarrizko egoeran: 1s22s22p63s1