les1 (1154123)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Лекция 1Введение. Квантово-механическая модель строения атомаПлан лекции1.2.3.4.5.Введение. Предмет изучения химии.Основные теории строения атома.Квантово-механическая модель атома. Основные положения квантовой механики.Квантовые числа. Атомные орбитали.Выводы.ВведениеХимия – естественная наука, изучающая состав, строение, свойства и превращения веществ,а также явления, сопровождающие эти превращения.Изучение химии в техническом вузе имеет два аспекта:1) общеобразовательный – для создания целостного естественно-научного мировоззрения;2) прикладной – для решения химических вопросов специальности.Химия в энергетике – это реакции горения, это химия воды и топлива, решение проблемновых источников энергии, новых материалов, технологий и процессов, решениеэкологических проблем.М.В.Ломоносов (1741 г.) – “Химическая наука рассматривает свойства и изменения тел…,состав тел…, объясняет причину того, что с телами при химических превращенияхпроисходит”.Д.И.Менделеев (в “Основах химии” 1871 г.) – “Химия – это учение об элементах и ихсоединениях”.Электронное строение атомаАтом - сложная электромагнитная микросистема, являющаяся носителем свойствхимического элемента.протоны (р, р+)ядроотносятся к нуклонам, состоят из трех кварковoатомнейтроны (n, n )электроны (е-) – относятся к лептонам (размер <10-16см)Число протонов в ядре равно числу электронов в электронной оболочке атома.→ Атом в целом нейтрален, не имеет заряда.Изотопы – разновидности атомов одного химического элемента, имеющие одинаковыйпорядковый номер, но разные массовые числамассовое число35заряд ядра17Cl (17p+, 18n, 17e-)Мr(Cl)=35∙0,7543 + 37∙0,2457 = 35,491 атм.ед.массыЧастицаер+n0Кто и когдаоткрылДж.Томсон,1897Э.Резерфорд1911-1919Дж.Чедвик,1932Система СИЗаряд, Кл1,6.10-191,6.10-190Атомныеед.заряда-1Система СИмасса, кг9,11.10-31Атомныеед.

массы0,000548+11,6.10-271,00701,6.10-271,008Основные теории строения атомаПочему атом – устойчивая, стабильная система?Почему электрон не излучает энергии при движении?Ответ дает квантовая механика:поведение движущихся микрообъектов (элементарных частиц, в том числе и электронов)не подчиняется законам классической механики, а подчиняется законам квантовоймеханики.Планетарная модель Резерфорда (1911):атом состоит из положительного ядра, малого по объему(10-14м), но в котором сосредоточена почти вся масса, иотрицательных электронов, вращающихся вокруг ядра покруговым орбитам.Квантовая модель Бора (1913):Энергия и импульс электрона квантованы;Электрон движется только по разрешенным орбитам,которым отвечает определенная энергия;Электрон поглощает или испускает энергию только припереходе с одной разрешенной орбиты на другую.Квантово-механическая модель (середина 20-х годов).Основные положения квантовой механикиКвантование энергии:Макс Планк (1900 г., Германия) – вещества испускают и поглощают энергию дискретнымипорциями (квантами).

Энергия кванта пропорциональна частоте излучения (колебания) ν:E = hν-34h – постоянная Планка (6,626·10 Дж·с); ν=с/λ, с – скорость света, λ – длина волны.Дуализм электромагнитных волн:Альберт Эйнштейн(1905 г.) - любое излучение - это поток квантов энергии (фотонов).E = mс2m – масса фотона, с – скорость света, 3.108 м/сДуализм электрона:Луи де Бройль (1924 г., Франция): электрон также характеризуется корпускулярно-волновойдвойственностью.С одной стороны, электрон - частица с энергией Eе =mеv2, с другой,волна Eе = hν = hv/. Приравнивая оба уравнения, получаемуравнение де Бройля:=h/ mеvmе – масса электрона (9,1*10-31кг); v – скорость движения электрона.Электрон в атоме – стоячая волна, которая должна укладываться на круговой орбите целоечисло раз.!Уравнение Шредингера:(Шредингер 1926 г., Германия)- математическое описание состояния электрона в атоме,основное уравнение квантовой механики.

Шредингер распространил волновое уравнение длястоячей волны на «волны материи», ввел знаменитую ψ-функцию:ψЕ=ψU + ψНψ – амплитуда колебания этой волны, когда микрочастица движется во внешнем поле,например, ядра атома. Форма колебаний зависит от квантовых чисел (n, l, ml), которыеполучаются как численные решения уравнения Шредингера.1933 год – Нобелевская премия за создание волновой механики.Таким образом, ψ-функция описывает некий волновой процесс, но не имеетопределенного физического смысла, так как этот процесс не является каким-тореальным физическим полем.Истинный смысл волновой функции можно понять на основе принципа неопределенности.Принцип неопределенности:Вернер Гейзенберг (1927г., Германия) – произведение неопределенности положения(координаты) частицы х и импульса (mv) не может быть меньше h/2 .х(mv)  h/2( - погрешность, неопределенность в измерении).Смысл: принципиально невозможно определить одновременно положение и импульсдвижения микрочастицы с абсолютной точностью.Макс Борн:вероятность найти электрон в той или иной точке пространства в данный моментвремени равна |ψ|2.|ψ|2 – плотность вероятности.Решить уравнение Шредингера - значит найти в явном видеψ-функцию и полную энергию Е частицы.В простейшем случае  = (х,у,z).

(Точное решение - только для простейших систем,например, для атома водорода).Решение уравнения:  = (х,у,z) – орбиталь.Орбиталь – ограничивает область пространства, в котором наиболее высока вероятность(неменее 95%) обнаружить электрон.Энергия и форма орбитали зависят от квантовых чисел, которые непосредственно входят врешение уравнения Шредингера. Три квантовых числа n, l, ml полностью определяюторбиталь.=  (х,у,z)= (n,l,ml).Графически АО изображаетсяТак как электрон несет отрицательный заряд, то его орбиталь представляет собойопределенное распределение заряда, которое получило название электронного облака.Квантовые числа1.

Главное квантовое число (n): определяет энергетический уровень (оболочку) атома определяет размер орбитали (электронного облака) принимает целые положительные значения от 1 до n (номер энергетического уровня): 1 2 3 4 и т.д.название оболочкиK L M NЕ увеличиваетсяЧем дальше от ядра энергетический уровень, тем больше его энергия и больше размератомной орбитали)2. Орбитальное квантовое число (l): определяет – орбитальный момент количества движения электрона показывает – форму орбитали принимает значения – от 0 до (n-1)Графически любая АООрбитальное кв.

число (l)Энергетический подуровень-0s1p2 3d f4gzl = 0 s –подуровень  s –АО сферическаяyl = 1  p-подуровень  р-АО форма объемной восьмеркиyxхОрбиталисорбитальнымквантовымчислом2d-орбиталями и имеют более сложную форму (см.рисунок), чем р-орбитали.Электроны с l = 2 называются d-электронами.называютсяФормы электронных облаков различных атомных орбиталей и их ориентация впространствеНаконец, орбитали с орбитальным квантовым числом 3 получили название fорбиталей.

Их форма еще сложнее, чем форма d-орбиталей. (см.Интернет). Электроны с l =3 получили название f-электронов.Каждому n соответствует определенное число значений l, т.е. каждый энергетическийуровень расщепляется на подуровни.Число подуровней равно номеру уровня.1-ый энерг.уровень  1 подуровень  1s2-ой энерг.уровень  2 подуровня  2s2p3-ий энерг.уровень  3 подуровня  3s3p3d4-ый энерг.уровень  4 подуровня  4s4p4d4f и т.д.3. Магнитное квантовое число (ml) определяет – значение проекции орбитального момента количества движенияэлектрона на произвольно выделенную ось показывает – пространственную ориентацию АО принимает значения – от –l до + lЛюбому значению l соответствует (2l+1) значений магнитного квантового числа, т.е.

(2l+1)возможных расположений электронного облака данного типа в пространстве.s-состояние – одна орбиталь (20+1=1) ml=0, т.к. l=0p-состояние – три орбитали (21+1=3)zml=1zml=0ml: +1 0 -1, т.к.l=1zml = -1Вывод – АО характеризуется определенным набором n, l, ml, т.е. определенными размерами,формой и ориентацией в пространстве.ПодуровниБуквеноеЗначениеобзначениеls0s0p1ОболочкаЭнерг.уровеньKLГлкв.ч.n12M3spd0120–1, 0, +1–2, –1, 0, +1, +2N4spdf01230–1, 0, +1–2, –1, 0, +1, +2–3, –2, –1, 0, +1, +2, +3Значения ml001, 0, +1ЧислоАО: N=n2113∑4135∑91357∑164. Cпиновое квантовое число (ms) определяет - собственный механический момент электрона, связанный с движениемего вокруг своей осипринимает значения +1/2 или – 1/2, обозначается графически стрелкамиорбиталиспин электрона s = 1/2· h/2иливВывод:Состояние любого электрона в атоме может быть полностьюохарактеризованоопределеннымнабором изчетырех рассмотренныхквантовыхчисел.При этом в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором всех четырехквантовых чисел..

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций