Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Строения атома
Содержание
- 1. Строения атома
- 2. Окончательное решение(r, , ) = Rn,l(r)* Yl,m(,
- 3. Энергетическая диаграмма.n =1 E = -Z2/2n2 =
- 4. Правила отбора для переходов с АОСостояние атома
- 5. Спектральные серии = Ry* (1/ n12
- 6. Правила отбора спектральных переходовl = 1 n-любое
- 7. Взаимосвязь квантовых чисел l и m Угловой
- 8. Спин электрона. (Уленбек и Гаудсмит)
- 9. Спин-орбиталь электронаi = (n, l, m)*(ms) =
- 10. Спин – орбитальное расщепление линийJ меняется от
- 11. Тонкая структура спектральных линий Дублетная тонкая
- 12. Типы CОB атомов Нормальная связь Рассел-Саундерса.
- 13. Многоэлектронный атомСравним две модели для атомов Н и Не
- 14. Многоэлектронный атом.Рассмотрим модель атома He с двумя
- 15. Приближенные методы решения уравнения Шредингера Нулевое
- 16. Метод Слейтера. Джон Слейтер 1901- 1976
- 17. Метод Слейтера. Сравним две модели для атомов Н и Не
- 18. Метод Слейтера. Используем идею водородоподобияЗаряд ядра
- 19. Метод Слейтера. В метода Слейтера
- 20. Метод Слейтера. Н = 1/2∇2е1+1/2∇2е2 + Z/r1+
- 21. Атомная орбиталь (r, ,
- 22. Константы экранирования и эффективные заряды
- 23. Энергетическая диаграмма E =f(n, l)
- 24. Выводы 1.Pезультат одноэлектроного приближения – это зависимость
- 25. Выводы 2. Угловые часть волновой функции полностью
- 26. Распределение атомных орбиталей по энергии.Принцип минимума
- 27. ПРАВИЛА КЛЕЧКОВСКОГОКлечковский Всеволод Маврикиевич - советский агрохимик,
- 28. ПРАВИЛА КЛЕЧКОВСКОГО
- 29. Задание АО nlm l
- 30. Проверка Проверим на 3d и 4s
- 31. Энергетическая диаграмма атома С
- 32. Полная волновая функция атома. Состояние системы
- 33. Полная волновая функция атомаЭЛЕКТРОННОЙ КОНФИГУРАЦИЕЙ называется распределение
- 34. АТОМНЫЙ ТЕРМАтомный терм, является энергетической характеристикой многоэлектронного
- 35. Мультиплетность термаСпин Мультиплетность ОбозначениеS
- 36. Квантовое число LСимвол терма определяется по величине
- 37. Энергетическая диаграмма атома СРаспределение электронов в атоме С
- 38. Правила ХундаТерм основного состояния всегда имеет максимальную
- 39. Микросостояния электронов в С Электронная конфигурация атома
- 40. ____ ____ ___
- 41. Микросостояния электронов в С Электронная конфигурация атома
- 42. Скачать презентанцию
Окончательное решение(r, , ) = Rn,l(r)* Yl,m(, )=f(n,l,m)Атомная орбиталь (АО) это волновая функция описывающая состояние электрона в атоме Н и зависящая от трех квантовых чисел АО nlm
Слайды и текст этой презентации
Слайд 3Энергетическая диаграмма.
n =1 E = -Z2/2n2 = -1/2 а.е. =
-1/2*27,2 эВ = - 13,6 эВ
n =2 E = -Z2/2n2
= -1/8 а.е. = - 3,4 эВn =3 E = -1/18 а.е. = - 1,51 эВ
Слайд 4Правила отбора для переходов с АО
Состояние атома с наименьшей энергией
Е(n) называют основным состоянием n =1
Правила отбора
n
– любое, l = 1 Это означает, что разрешенными являются переходы лишь с s-AO на p-AO, между
p-AO на d-AO и т.д.
Вероятность переходов, не разрешенных правилами отбора практически равна нулю.
Слайд 5Спектральные серии
= Ry* (1/ n12 - 1/
n22 )
Ry= me4/820
h3 c = 1,09737* 107 м-1 Серия Лаймана 1s np n1 =1 n2 =2,3,4,5…
Серия Бальмера 2р ns n1 =2 n2 =3,4,5,6…
Серия Пашена n1 =3 n2 =4,5,6,7…
Серия Брэккета n1 =4 n2 =5,6,7,8…
Серия Пфунда n1 =5
Слайд 6Правила отбора спектральных переходов
l = 1 n-любое
n = 1,
l = 0 - 1s
n = 2, l =
0,1 - 2s,2pn = 3, l = 0,1,2 3s,3p,3d
n = 4, l = 0,1,2,3 - 4s,4p,4d,4f
Слайд 7Взаимосвязь квантовых чисел l и m
Угловой момент количества движения
электрона квантуется по уравнению:
Также квантуется и проекция углово-го момента количества
движения на ось Z (m), отсюда m = 0, l
Слайд 8
Спин электрона.
(Уленбек и Гаудсмит)
Для объяснении расщеплений в атомных
спектрах в магнитном поле ввели понятие спин электрона S.
Величина
собственного момента количества движения электрона и его проекция на ось Z
Слайд 9Спин-орбиталь электрона
i = (n, l, m)*(ms) = f(n, l, m,
ms)
Спин-орбитальный момент количества движения электрона
J - Спин-орбитальное квантовое число
Слайд 10Спин – орбитальное расщепление линий
J меняется от l +S до
l – S
Рассмотрим АО- 2рm на которой 1 электрон.
Для p-АО
l = 1, S = ms = ½J = l +S = 1 + ½ = 3/2;
J = l - S = 1 - ½ = ½
Имеем состояния Р3/2 и Р½
Слайд 11
Тонкая структура спектральных линий
Дублетная тонкая структу-ра, за счет J (Спин-орби-тального
взаимодействия).
Эффекты, описание которых связано с такими поправками, называют релятивистскими.
Энергия
СОВ Е(С0В) зависит от заряда ядра атома химичес-кого элемента, причем Е(С0В)~ Z4.
Слайд 12Типы CОB атомов
Нормальная связь Рассел-Саундерса.
Орбитальные моменты взаимодействуют
между собой сильнее чем со спиновыми моментами.
j - j связь
для тяжелых элементов 
Слайд 14Многоэлектронный атом.
Рассмотрим модель атома He с двумя е.
Т =
Ti = Te1 + Te2 +Tя = Te1 + Te2
, т.к Tя = 0 (приближение Борна – Оппенгеймера.)U = Ue1я + Ue2я + Ue1e2 ; Ue1я =Z*e2/r1 = Z/r1 (а.е.)
Ue1e2 = q2e/r12 = e2/r12 = 1/r12 (а.е.)
Н = 1/2∇2е1+1/2∇2е2 + Z/r1+ Z/r2 - 1/r12
Вывод - Точное решение уравнения Шредингера для многоэлектронных
атомов получить нельзя.
Слайд 15 Приближенные методы решения уравнения Шредингера
Нулевое приближение. Пренебрежении отталкиванием
электронов: 1/rij = 0
EHe =2*EH =
-2*Z 2/2n2 =- 4 а.е. Eэксп = 2,904 а.е.
1 приближение - идея водородоподобия . Реализована в методе Слейтора.
2 приближение - метод самосогласованного поля (ССП). Реализована в методе Хатри-Фока.
Слайд 16
Метод Слейтера.
Джон Слейтер 1901- 1976 гг. Американский физик, профессор, директор
отдела физики в Массачусетском технологическом институте. В 1926- 1932 гг
опубликовал основополагающие работы в области квантовой химии ( детерминант Слейтера, атомная орбиталь Слейтеров-ского вида STO)
Слайд 18Метод Слейтера.
Используем идею водородоподобия
Заряд ядра Z
Z эфф = Z -
появилась форма ядра, т.е
зависимость от l
Слайд 19Метод Слейтера.
В метода Слейтера реализована идея
водородоподобия,
т.е. вместо модели многоэлектронного атома, рассматри-вается одноэлектронное приближение.
Роль остальных
электронов тогда сводится к экранированию заряда ядра - создание оболочки сферической формы.
Слайд 20Метод Слейтера.
Н = 1/2∇2е1+1/2∇2е2 + Z/r1+ Z/r2 - 1/r12
(1/2∇2е1+1/2∇2е2 + E + Z/r1+ Z/r2 - 1/r12) =0
для двух электронов(1/2 ∇2е1 + (E + Zэфф/r1) = 0
для 1-го электрона,
1/2 ∇2 е2 + (E + Zэфф/r2) = 0
для 2-го электрона
Слайд 21 Атомная орбиталь
(r, , , )= Rn,l(r)*
l,m ()* m () = f(n,l,m)
Zэфф = Z - E = Zэфф2/2n эфф 2= f(nэфф) =f(n, l)
Величины nэфф и n связаны между собою.
n 1 2 3 4 5 6
nэфф 1 2 3 3,7 4,0 4,2
Слайд 22 Константы экранирования и эффективные заряды Zэфф ядер атомов.
Атом He Li Be
B C N O FZ 2 3 4 5 6 7 8 9
0,3 1,7 1,95 2,4 2,75 3,1 3,45 3,80
Zэфф 1,7 1,30 2,05 2,60 3,25 3,90 4,55 5,20
Слайд 24Выводы
1.Pезультат одноэлектроного приближения – это зависимость
E
= f(n,l) вместо E =f(n) для атома H. Снимается вырождение
E по l.2. Главное квантовое число n потеряло физический смысл для многоэлектронной модели.
Слайд 25Выводы
2. Угловые часть волновой функции полностью совпадает с Y(,
) для атома водорода.
3. Радиальная часть волновой функции индивидуальна
для каждого атома и не может быть представлена в простом виде.
Слайд 26 Распределение атомных орбиталей по энергии.
Принцип минимума энергии.
- Энергия
АО увеличивается в ряду
1s < 2s < 2p < 3s < 3p- Начиная с n = 4 наблюдается нарушение в заполнении уровней, т.к. n nэфф и E(4s) становится меньше чем E(3d)
Слайд 27ПРАВИЛА КЛЕЧКОВСКОГО
Клечковский Всеволод Маврикиевич - советский агрохимик, академик ВАСХНИЛ .
Родился в Москве.
Основное направление исследований - применение метода меченых
атомов в агрохимии.
Слайд 28ПРАВИЛА КЛЕЧКОВСКОГО
E = f(n, l)
1. Энергия уровня
растет с ростом (n + l)
2. При одинаковых значениях (n + l) минимуму энергии соответствует АО с минимальным значением n.
Слайд 29Задание
АО nlm
l
0 1
2 3АО s p d f
Проверим на 3dm и 4so и для 3d и 4p
3d (n + l) = ?
4s (n + l) = ?
4p (n + l) = ?
E(3d) < ?> E(4s) E(3d) E(4p)
Слайд 30Проверка
Проверим на 3d и 4s и для 3d
и 4p
3d n = 3
l = 2 (n + l) = 5 4s n = 4 l = 0 (n + l) = 4
4p n = 4 l = 1 (n + l) = 5
E(3d) > E(4s) E(3d) < E(4p)
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d = 4f < 5p
Слайд 32
Полная волновая функция атома.
Состояние системы содержащей несколько электронов описывается
полной волновой функцией, учитывающей квантовые состояния для всех электронов, т.е.
совокуп-ностью спин-орбиталей электронов i.ат = П I
Слайд 33Полная волновая функция атома
ЭЛЕКТРОННОЙ КОНФИГУРАЦИЕЙ
называется распределение электронов атома
по различным квантовым состояниям (или спин-орбиталям).
Пnili Ni, где Ni - количество электронов на данной АО
или подуровне (для всех АО с одинаковым l).
Например для атома H - 1s1 , He - 1s2 ,
C - 1s2 2s2 2p2
Слайд 34АТОМНЫЙ ТЕРМ
Атомный терм, является энергетической характеристикой многоэлектронного атома для схемы
Рассел -Саундерса
T = 2S+1LJM = 2S+1 - мультиплетность терма
S, L, J – квантовые числа результирующих спинового, орбитального и спин-орбитального моментов.
Слайд 35Мультиплетность терма
Спин Мультиплетность Обозначение
S = 0
M = 2S+1 = 1
СинглетS = ½ M = 2S+1 = 2 Дуплет
S = 1 M = 2S+1 = 3 Триплет
S = 3/2 M = 2S+1 = 4 Квартет
S = ms
Слайд 36Квантовое число L
Символ терма определяется по величине квантового числа L
-------------------------------------------------------
Символ терма S P
D F G H L 0 1 2 3 4 5
------------------------------------------------------
L = m
Слайд 38Правила Хунда
Терм основного состояния всегда имеет максимальную мультиплетность М =
2S+1
Из двух состояний с одинаковой мультиплетностью минимуму энергии соответствует состояния
с максимальным LПри одинаковых значениях M и L минимум энергии соответствует терм с минимальным значением J при заполнение уровня менее половины(3p1,3p2,3d1,3d2,3d3,3d4), во всех остальных случаях терм с максимальным J
Слайд 39Микросостояния электронов в С
Электронная конфигурация атома углерода
1s22s22p2
Рассмотреть расположения 2-х р-эл-нов.
____ ____ ___ ____ ____ ____
m 1 0 -1 m 1 0 -1
L =1 + 0 = 1 S=½+½=1 L = 1 - 1 = 0 S=0
____ ____ ____
m 1 0 -1 L = 1*2 = 2 S =0
Слайд 40
____ ____ ___
3РJ, (L = 1 S=1)
m
1 0 -1____ ____ ____ 1SJ (L = 0 S=0 )
m 1 0 -1
____ ____ ____ 1DJ (L = 2 S =0)
m 1 0 -1
Применим правила Хунда :
Минимум энергии соответствует состояние с максимальной мультиплетностью, т.е. 3РJ
Слайд 41Микросостояния электронов в С
Электронная конфигурация атома углерода 1s22s22p2
Имеем Термы 3РJ, 1SJ и
1DJ
