n Ội dung ch ƯƠng tr ì nh (30t)

1

NÔI DUNG CHƯƠNG TRINH (30t)

Bai 1: Câu Tao Nguyên Tư – ĐLTH

Bai 2: Liên Kêt Hoa Hoc – Câu Tao Phân Tư

Bai 3 : Phức châtBai 4: Đông Hoa Hoc

Bai 6: Dung Dich – DD Cac Chât Điên LyBai 7: Điên Hoa Hoc

Baøi 5: Caân Baèng Hoùa Hoïc

2

1- CAC KHAI NIÊM CƠ BAN1.1 Đơn chât (Au, Ag, Al, As, O2, O3, N2, He, …C)

1.2 Hơp chât (H2O, CaCO3, CH3COOH, …)

1.3 Nguyên chât: Chât tao bơi cung loai nguyên tư hay phân tư.

1.4 Hôn hơp: nhiêu chât không phan ưng đươc trôn đêu, đông thê, tach rơi đươc băng phương phap vât ly.1.5 Hôn hông: trang thai hoa tan môt phân kim loai trong thuy ngân.1.6 Hơp kim: vât liêu thu đươc khi đun nong chay nhiêu kim loai, hoăc kim loai va phi kim rôi đê nguôi.

3

1.7 Nguyên tư: phân rât nho cua chât, trung hoa điên, gôm nhân va vo. Tao nên Phân tư.

1.8 Nguyên tô : nguyên tư co cung điên tich hat nhân.

1.9 Đông vi: cac nguyên tư co cung sô điên tich hat nhân, nhưng khac sô notron ( 14

6C va 126C)

1.11 Đông phân: cung công thưc phân tư, tinh chât khac nhau, do câu tao hoa hoc khac nhau.

1.12 Đông đăng: cac chât co hoa tinh tương tư, do câu tao hoa hoc tương tư, phân tư hơn kem nhau môt hay nhiêu nhom methylen.

1.10 Đông khôi: cac nguyên tư co cung sô khôi nhưng khac sô điên tich hat nhân ( 14

6C va 147N)

4

* MÔT SÔ NGUYÊN TÔ ĐÔNG VI

Proti 11H 99,985% .

Deuteri 12H 0,015%.

Triti 13H nhan tao.

Carbon 12 612C 98,90%.

Carbon 13 613C 1,10%.

Carbon 14 614C.

Oxy 16 816O 99,76%.

Oxy 17 817O.

Oxy 18 818O.

Clor 35 1735Cl 75,57%.

Clor 37 1737Cl 24,43%.

Hâu hêt cac nguyên tô hoa hoc la hôn hơp cac đông vi. Khôi lương nguyên tư se la khôi lương trung binh cua cac đông vi

5

1.13 Khôi lương nguyên tư: rât nho m(C) = 2 x 10-23 g, m(O) = 2,66 x 10-23 g

1.14 Đơn vi khôi lương nguyên tư (đơn vi carbon): 1/12 khôi lương cua 12C, tưc la 1,6667 x 10-24 g.

1.16 Mol: đơn vi đo lương chât. Môt mol chât bât ky chưa sô tiêu phân (nt, pt, ion) băng sô nguyên tư carbon co trong đung 12 g carbon.

1.15 Khôi lương nguyên tư tương đôi: m (O) = 16 đvklnt (hay đvC).

Sô Avogadro = 6,0221367 x 1023

6

2- CAC ĐINH LUÂT CƠ BAN2.1 Đinh luât thanh phân không đôi (Joseph Louis Proust)

“môt hơp chât luôn co thanh phân đinh tinh, đinh lương không đôi, đôc lâp vơi cach điêu chê ra no”.

Vi du: nươc khi phân tich gôm nguyên tô H va O, vơi m H = 11,1% va m O = 88,9%Moi hơp chât tương ưng vơi môt công thưc phân tư xac đinh.

2.2 Đinh luât ti lê bôi (John Dalton)“nêu hai nguyên tô kêt hơp vơi nhau cho môt sô hơp chât, thi ưng vơi cung môt khôi lương nguyên tô nay, cac khôi lương nguyên tô kia ti lê vơi nhau như nhưng sô nguyên đơn gian”.

Vi du: Nitơ tao vơi oxy 5 oxid (N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5), nêu ưng vơi môt đơn vi khôi lương nitơ thi khôi lương cua oxi trong cac oxid đo lân lươt la: 0,57 : 1,14 : 1,71 : 2,28 : 2,85 = 1 : 2 : 3 : 4 : 5 Hinh thanh khai niêm hoa tri cua cac nguyên tô.

7

2.3 Đinh luât đương lương (Richter)

Đương lương cua môt nguyên tô la khôi lương nguyên tô đo kêt hơp (hay thay theá) vơi 8 phân khôi lương oxi hay 1 phân khôi lương hydro (tuy vao loai phan ưng).

ÑH = 1; ÑO = 8Vì 35,5 phaàn khoái löôïng clo keát hôïp vôùi 1 phaàn khoái löôïng H neân ÑCl = 35,520 phaàn khoái löôïng cuûa Ca keát hôïp vôùi 8 phaàn khoái löôïng oxi neân ÑCa = 2035,5 phaàn khoái löôïng cuûa Cl taùc duïng vöøa vaën 20 phaàn khoái löôïng O

Đinh luât ñöông löôïng : Caùc nguyeân toá keát hôïp(hay thay theá) nhau theo caùc khoái löôïng tæ leä vôùi ñöông löôïng cuûa chuùng

8

B

A

B

AÑÑ

mm

Ñöông löôïng cuûa ng toá A coù lieân heä ñôn giaûn vôùi MA vaø soá oh Z cuûa noù khi taïo hôïp chaát:

ZMÑ A

A

2.4 Đinh luât AvogadroNhưng thê tich băng nhau trong cung điêu kiên nhiêt đô, ap suât cua cac chât khi khac nhau đêu chưa môt sô như nhau cac phân tư khi.

2.5 Đinh luât bao toan khôi lươngTông khôi lương cac chât thu đươc đung băng tông khôi lương cac chât ban đâu đa tac dung.

9

3- ĐƠN VI ĐO LƯƠNG

3.1 Bay đơn vi cơ ban cua hê SI

3.1.1 Chiêu dai : met (m). Tiêu phân vi mô nanomet (nm), picomet (pm), angstrom (A0)1 m = 109 nm = 1012 pm = 1010 A0.3.1.2 Khôi lương : kilogam (kg). Trong hoa hoc, gam (g) la đơn vi thương đươc dung.3.1.3 Thơi gian : giây (s).3.1.4 Cương đô dong điên : Ampe (A).3.1.5 Nhiêt đô : Kelvin (K). T (K) = t (0C) + 273,(15) 0C3.1.6 Lương chât : mol (mol).3.1.7 Cương đô anh sang : candela (cd).

10

3.1.1 Tân sô : hec, Hz (s-1).3.1.2 Thê tich : met khôi, m3.3.1.3 Tôc đô : met trên giây, m/s.3.1.4 Gia tôc : met trên giây binh phương, m/s2.3.1.5 Lưc : Newton, N (kgm/s2).3.1.6 Ap suât : Pascal, Pa (kg/ms2) tưc (N/m2).

1atm = 760 mmHg = 760 Torr = 101325 Pa3.1.7 Năng lương : Joule, J (kgm2/s2) tưc (N.m).

1 cal = 4,184 J3.1.8 Công suât : Watt, W (kgm2/s3) tuc (J/s).3.1.9 Điên tich : Coulomb, C (As).

11

BAI 1: CÂU TAO NGUYÊN TƯ - ĐLTH Muc tiêu:1. Phân tich đươc nhưng ưu nhươc điêm mâu nguyên tư cua Rutherford va Bohr2. Trinh bay đươc nhưng luân điêm cơ ban cua thuyêt CHLT trong nghiên cưu NT 3. Mô ta đươc nhưng đăc trưng cua cac AO

4. Vân dung đươc quy luât phân bô e trong NT đê biêu diên câu hinh e cua NT

5. Mô ta đươc câu truc cua bang HTTH va quy luât biên thiên cua cac nguyên tô

1212

THUYEAT NGUYEÂN TÖÛ VEA VAÄT CHAAT

• John Dalton: •– Caùc nguyeân toá caáu taïo töø caùc nguyeân töû.

•– Nguyeân töû cuûa moät nguyeân toá hoaøn toaøn gioáng nhau.

•– Nguyeân töû khoâng bò thay ñoåi trong caùc phaûn öùng hoaù hoïc

•– Hôïp chaát hình thaønh khi caùc nguyeân töû khaùc nhau keát hôïp vôùi nhau.

• Nhöõng baùc hoïc coå Hy laïp cho raèng caùc hôïp chaát caáu taïo töø caùc ñôn chaát.

• Cuoái theá kyû 19 ngöôøi ta khaùm phaù ra nguyeân töû bao goàm caùc haït mang ñieän tích.

1414

CAAU TAÏO NGUYEÂN TÖÛ1897: Thomson vôùi thí nghieäm “tia

aâm cöïc” phaùt hieän ra electron mang ñieän tích aâm

15

Tia aâm cöïc vaø Electron- Aùp ñieän theá cao leân 2 ñieän cöïc

cuûa oáng catoâd. - Ñieän theá cao taùch caùc haït aâm ra

khoûi aâm cöïc.- Ñieän tích aâm chuyeån ñoäng veà ñieän

cöïc döông anod (tia aâm cöïc).- Haït mang ñieän tích aâm ñöôïc goïi laø

electrone.- Coù theå thay ñoåi ñöôøng ñi cuûa tia

aâm cöïc baèng töø tröôøng.- Tia âm cưc lêch hương đi vê cưc dương.

16

SÖÏ TAÙCH CAÙC TIA PHOÙNG XAÏ

• - Tia β leäch nhieàu chöùng toû haït mang ñieän tích aâm coù khoái löôïng nhoû. Ñoù chính laø doøng electron.

• - Tia γ goàm nhöõng haït khoâng tích ñieän.• - Tia α leäch ít, chöùng toû khoái löôïng cuûa

caùc haït mang ñieän tích döông raát lôùn.• - Nguyeân töû goàm caùc haït khoâng mang

ñieän tích, haït döông vaø haït aâm.

17

Moâ hình Thomson

• - Nguyeân töû nhö quaû caàu roãng.

• - Ñieän tích döông phaân boá• treân maët caàu.• - Ñieän töû chuyeån ñoäng

phía• trong.

18

1911: Rutherford duøng tia α baén qua laù vaøng daùt moûng söï coù maët cuûa haït nhaân mang ñieän döông

19

Thí nghieäm cuûa Rutherford (1908)

20

Keát quaû thöïc nghieäm

21

Giaûi thích keát quaû thöïc nghieäm

+

• - Phaàn lôùn theå tích trong nguyeân töû laø khoaûng troáng

• - Haït nhaân coù kích thöôùc nhoû (caáu truùc chaéc ñaëc) naèm ôû giöõa

• - Caùc haït alpha seõ bò leäch höôùng khi tieáp caän gaàn haït nhaân

• - Mô hinh Thomson không đung

2323

Moâ hình caáu taïo nguyeân töû cuûa Rutherford •- Nguyeân töû hình caàu.•- Ñieän tích döông taäp trung ôû taâm.•- Ñieän tích aâm phaân taùn xung quanh ñieän tích döông.

2424

•Caùch nhìn môùi veà caáu taïo nguyeân töû

• Nguyeân töû goàm caùc haït mang ñieän tích döông, ñieän tích aâm, vaø trung hoaø (proton , electron , vaø neutron ).

• Proton vaø neutron naèm ôû haït nhaân nguyeân töû vaø coù theå tích raát nhoû (r = 10-14 m). Phaàn lôùn khoái löôïng cuûa nguyeân töû taäp trung ôû haït nhaân.

25

BAI 1: CÂU TAO NGUYÊN TƯ - ĐLTH

Nucleus: Protons va Notrons

Electron cloud

Nôi dung:

1. Câu Tao Nguyên Tư:

26

Đương kinh nguyên tư cơ 1 ÅĐương kinh hat nhân cơ 10-4 Å

Khôi lương môi electron băng 9,109 x 10-31 kg.Điên tich electron băng -1,60218 x 10-19 coulomb.

Proton co khôi lương 1,672623 x 10-27 kg(1,007825 đvklnt), mang điên tich +1.Notron co khôi lương 1,67482 x 10-27 kg(1,008665 đvklnt), trung hoa điên.

e01p1

1

n10

27

• Kí hieäu nguyeân töû • A: Soá khoái• Z: ñieän tích haït nhaânSoá khoái A : A = Z + N. - Khoái löôïng cuûa electron raát

nhoû neân M A

• * Nguyeân töû trung hoaø ñieän tích • ñieän tích (+) = ñieän tích( -)• P = e = Z (ñieän tích haït nhaân)

XAZ

28

• Yù nghóa cuûa Z : ñieän tích haït nhaân

• - Xaùc ñònh vò trí cuûa nguyeân toá trong baûng HTTH

• - Xaùc ñònh thuoäc tính cuûa nguyeân toá (kim loaïi, phi kim)

29

Ñoàng vò - Ñoàng vò laø nhöõng daïng nguyeân töû

khaùc nhau cuûa cuøng moät nguyeân toá maø haït nguyeân töû cuûa chuùng tuy coù cuøng soá proton nhöng khaùc soá nôtron ( do ñoù khaùc soá khoái).

- Khoái löôïng nguyeân töû thöôøng laø ñaïi löôïng trung bình cuûa caùc ñoàng vò.

Ví duï: Nguyeân toá Cu coù 2 ñoàng vò beàn: Ñoàng vò Khoái

löôïng nguyeân töû

Haøm löôïng

63Cu 62,93u 69,09%65Cu 64,9278u 30,91%

30

Proti 11H 99,985% .

Deuteri 12H 0,015%.

Triti 13H nhan tao.

Clor 35 1735Cl 75,57%.

Clor 37 1737Cl 24,43%.

Carbon 12 612C 98,90%.

Carbon 13 613C 1,10%.

Carbon 14 614C.

Oxy 16 816O 99,76%.

Oxy 17 817O.

Oxy 18 818O.

Hâu hêt các nguyên tô hoá hoc là hôn hơp các đông vi. Khôi lương nguyên tư se là khôi lương trung bình cua các đông vi

31

• Ñoàng khoái : • Giöõa caùc ñoàng vò cuûa

nhieàu nguyeân toá khaùc nhau, coù theå tìm thaáy tröôøng hôïp chuùng coù ñieän tích haït nhaân khaùc nhau nhöng coù cuøng soá khoái

• ví duï : 1840Ar 19

40K 2040Ca

32

ĐÔ BỀN CỦA HAT NHÂN- Cac proton cung dâu va ơ rât gân nhau do đo

lưc đẩy giưa chung rât manh.- Giưa cac hat P, giưa cac hat P vơi N, giưa cac

hat N con tôn tai môt loai lưc hut – khoang cach ngắn.

- Nêu lưc đẩy lơn hơn lưc hut, hat nhân se không bên va phân ra, đông thơi phat cac bưc xa.

- Nêu lưc hut trôi hơn, hat nhân se bên vưng

32

33

• Yêu tô chinh đê xac đinh hat nhân nguyên tư co bên hay không la ti sô: N/P

- Z = 2 đên 82 co cac đông vi bên: 1 ≤ N/P ≤ 1,524

- Nhưng hat nhân nguyên co chưa 2,8,20, 50,82, 126 proton hay nơtron thương bên hơn.

- Hat nhân nguyên tư co môt sô chăn ca P hay N thương bên hơn

- Kê từ Poloni (Z = 84) trơ đi cac nguyên tô đêu co tinh phong xa.

33

34

2. Caáu taïo voû electronMoâ hình nguyeân töû do Rutherford ñeà nghò:- Nguyeân töû goàm:

+ Moät haït nhaân tích ñieän döông.+ Caùc electron quay xung quanh noù.

- Nguyeân töû trung hoøa ñieän. - Löïc ly taâm caân baèng vôùi löïc huùt tónh ñieän. - Kích thöôùc haït nhaân raát nhoû so vôùi nguyeân

töû.

Electron chuyeån ñoäng quanh haït nhaân seõ phaùt ra E döôùi daïng böùc xaï ñieän töø vaø cho phoå lieân tuïc => e seõ maát daàn E vaø cuoái cuøng rôi vaøo haït nhaân => nguyeân töû bò phaù vôõ (ngtöû khoâng toàn taïi).

35

Nhöôïc ñieåm thuyeát Rutherford:- Khoâng giaûi thích ñöôïc tính beàn cuûa nguyeân töû. - Khoâng giaûi thích ñöôïc söï coù maët phoå vaïch cuûa noù.

Câu Tao Vo electron Theo Niels BohrTieân ñeà 1: e quay quanh haït nhaân chæ theo moät soá quyõ ñaïo troøn, ñoàng taâm vaø coù baùn kính xaùc ñònh (quyõ ñaïo döøng).Tieân ñeà 2: E cuûa e ñöôïc baûo toaøn, nghóa laø caùc ñieän töû khoâng haáp thu hoaëc böùc xaï ñieän töø. Tieân ñeà 3: Söï böùc xaï xaûy ra khi electron nhaûy töø quyõ ñaïo döøng naøy sang quyõ ñaïo döøng khaùc.

E = Ecuoái – Eñaàu

36

a) Tính ñöôïc baùn kính quyõ ñaïo beàn, toác ñoä vaø naêng löôïng electron khi chuyeån ñoäng treân quyõ ñaïo ñoù.Theo Borh moment ñoäng löôïng noù (mvr) phaûi baèng boäi soá cuûa h/2 => h=6,626.10-34 J.s = 6,62 .10-27 ec.s laø haèng soá Planck m laø khoái löôïng cuûa e= 9,1.10-28g = 9,1.10-31kg v laø toác ñoä chuyeån ñoäng cuûa e r laø baùn kính quyõ ñaïo döøng n laø soá nguyeân = soá lôùp ñieän töû

2

hnmvrmr

hnv 12

* Kêt Qua Rut Ra Tư Cac Tiên Đê Cua Niels Bohr

37

Do khi quay treân quyõ ñaïo thì löïc huùt cuûa haït nhaân leân ñieän töû vaø löïc li taâm cuûa ñieän töû phaûi baèng nhau, ta coù:

Theá giaù trò v ôû bieåu thöùc treân ta ñöôïc: + Baùn kính r cuûa quyõ ñaïo:

Ñaët => ao laø baùn kính Bohr

2

22

4 rZe

rmv

o

22

22

4 emh

Znr

e

38

• Naêng löôïng toaøn phaàn cuûa ñieän töû: Baèng toång ñoäng naêng vaø theá naêng:

Thay r vaøo bieåu thöùc treân ta ñöôïc: ( = 3,14

e=4,8.10-10)22

4222hnemzE

rZe

rZe

rZe

rZemvE

oooo 421

4421

42

22222

tdvnnZE ln.

2 2

2

JnZE 18

2

2

10.35981,4.2

39

Caùc giaù trò ñôn vò nlntToå hôïp caùc haèng soá vaät lí

Teân ñôn vò nlnt

Soá trò

J (hartree) 4,35981x10-18

kJ/mol 2625,5Hz 6,579684x10

15

eV 27,21161Haèng soá Rydberg, R

1,09737318x107m-1

40

Khí hidro

Khe saùngThaáu

kính chuaån tröïc

Laêng kính Kính

aûnh

Ñoû luïc tím

Ñieän aùp cao

Thaáu kính buoàng toái

b) Moâ hình nguyeân töû cuûa Bohr cho pheùp giaûi thích ñöôïc baûn chaát vaät lyù cuûa quang phoå vaïch nguyeân töû vaø tính toaùn ñöôïc vò trí caùc vaïch quang phoå hydro vaø caùc haït coù moät ñieän töû beân ngoaøi.

41

Moãi vaïch quang phoå öùng vôùi moät soùng. Ñaïi löôïng ñaëc tröng cho soùng laø:

- Taàn soá : soá laàn dao ñoäng soùng thöïc hieän ñöôïc trong moät giaây, ñôn vò: Hz

- Ñoä daøi soùng : quaõng ñöôøng soùng truyeàn ñi trong moät dao ñoäng, ñôn vò: m, nm, …

- Moái quan heä giöõa taàn soá vaø ñoä daøi soùng: . = c (c: toác ñoä truyeàn soùng) Quang phoå vaïch cuûa nguyeân töû hidro

coù 3 vuøng :- Vuøng thuoäc phaàn töû ngoaïi cuûa quang phoå

ñöôïc goïi laø daõy Lyman.- Vuøng thuoäc phaàn hoàng ngoaïi cuûa quang

phoå ñöôïc goïi laø daõy Paschen.- Vuøng phaàn lôùn thuoäc phaàn nhìn thaáy ñöôïc

laø daõy Balmer.

42

Ơ điêu kiên thương, đa sô electron tôn tai ơ mưc năng lương thâp nhât (n = 1). Khi bi kich thich, electron hâp thu năng lương va chuyên lên quy đao xa nhân, co năng lươg cao hơn va nhanh chong quay vê quy đao gân nhân, phat ra bưc xa tân sô ν thoa man.

đvnlnt (1 a.u.)Ec – Ed = -Z2

2= hν

nc2 nđ

2

1( 1 )-

Cac vach day Lyman co sư chuyên electron từ quy đao n = 2,3,4, … vê n = 1.Cac vach day Balmer co sư chuyên electron từ quy đao n = 3,4,5 .… vê n = 2.Cac vach day Paschen co sư chuyên electron từ quy đao n = 4,5,6 … vê n = 3.

431

2

3456

Lyman

Balmer

Pasen

Sô lương tư Borh n

Đơn vi năng lương nguyeân tư

0

-0,5 Hấp thụ Phaùt

xạ

Caùc chuyeån dòch haáp thuï vaø phaùt xaï giöõa caùc möùc

45

Caùc giaù trò ñôn vò nlnt

Toå hôïp caùc haèng soá vaät lí

Teân ñôn vò nlnt

Soá trò

J (hartree) 4,35981x10-18

kJ/mol 2625,5Hz 6,579684x101

5

eV 27,21161Haèng soá Rydberg, R

1,09737318x107m-1

ooae4

2

ooaNe4

2

ooahe4

2

ooae

4

ooahce42

2

46

• Söû duïng baûng ñvnlnt khoâng nhöõng tính ñöôïc taàn soá maø coøn tính ñöôïc caû ñoä daøi soùng cuûa caùc vaïch thuoäc daõy Balmer.

• Ta coù:

• Aùp duïng n=3 ta coù vaïch H: 656,1 nm• Aùp duïng n=4 ta coù vaïch H: 486,1 nm• Aùp duïng n=5 ta coù vaïch H: 434,0 nm• Aùp duïng n=6 ta coù vaïch H: 410,0 nm• Caùc giaù trò tính toaùn lí thuyeát treân hoaøn

toaøn phuø hôïp vôùi thöïc nghieäm

xRahcc

ahυ

oo

oo

22

2

421

421

ñ

2

ñ

2

ñ

n1

41e

n1

41

en1

41

47

• Ví duï: Haõy tính naêng löôïng cuûa caùc quyõ ñaïo coù n laø 1 vaø 2 cuûa nguyeân töû hydrogen (Töø ñoù, suy ra taàn soá vaø böôùc soùng cuûa böùc xaï) caàn thieát ñeå kích thích ñieän töû töø quyõ ñaïo coù n = 1 leân quyõ ñaïo coù n = 2.

JJ

nnJx

nZE

cd

1822

18

2218

2

2

2

10.64,121

1110.18,2

11)(10.3598,421

2

11534-

18

10.48,2J.s 6,626.10

10.64,1

sJhE

mssmc 7

115

8

10.21,110.48,2

)/( 10.3

48

Moâ hình Borh khoâng giaûi thích ñöôïc:+ Quang phoå cuûa caùc nguyeân töû phöùc taïp coù

nhieàu hôn 1 ñieän töû+ Söï taùch caùc vaïch quang phoå döôùi taùc duïng

cuûa ñieän – töø tröôøng (hieäu öùng Zeeman). - Ñeå khaéc phuïc khoù khaên ñoù, nhaø vaät lí ngöôøi

Ñöùc Sommerfeld ñaõ boå sung thuyeát Borh baèng caùch ñöa theâm nhöõng quyõ ñaïo elip ngoaøi quyõ ñaïo troøn vaø ñöa ra caùc soá löôïng töû khaùc ngoaøi caùc soá löôïng töû chính ñeå moâ taû traïng thaùi naêng löôïng cuûa e trong nguyeân töû vaø ñaõ giaûi thích ñöôïc hieäu öùng Zeeman.

- Tuy nhieân, thuyeát Borh-Sommerfeld khoâng giaûi thích ñöôïc thaät chi tieát quang phoå cuûa caùc nguyeân töû nhieàu e.

- Bôûi vaäy, maãu nguyeân töû Borh caàn ñöôïc thay theá baèng nhöõng quan ñieåm hieän ñaïi cuûa cô hoïc löôïng töû.

49

Nguyên ly bât đinh Heisenberg

Nhưng tiên đê cua CHLT:

Thuyêt lương tư Planck

Thuyêt song hat cua anh sang (Maxwell & Einstein)

Thuyêt song hat cua hat vi mô (Louis de Broglie)

Phương trinh song Schrodinger

5050

SOÙNG VAØ TÍNH CHAAT CUÛA SOÙNG

Soùng laø moät daïng truyeàn naêng löôïng chöù khoâng phaûi truyeàn vaät chaát. (quaû boùng daäp deành)

Tính chaát cuûa soùng Hieän töôïng giao thoa : moät soùng

coù theå laøm taêng cöôøng hoaëc yeáu ñi moät soùng khaùc (bieân ñoä soùng coù tính coäng).

Hieän töôïng nhieãu xaï: soùng bò ñoåi höôùng khi chaïm vaøo goùc cuûa vaät chöôùng ngaïi

5151

Soùng ñieän töø: laø daïng truyeàn naêng löôïng.

Aùnh saùng laø soùng ñieän töø. Toác ñoä soùng ñieän töø : c = 3.108

m/s. Böôùc soùng λ ; Taàn soá soùng c = . λ

λ ngaén, cao λ daøi, thaáp

E = h.= h.c/ λ

E1 > E2

h = 6.6310-34 Js

5252

- Baûn chaát haït cuûa aùnh saùng theå hieän ôû hieäu öùng quang ñieän (laø söï phaùt ra caùc electron töø kim loaïi döôùi taùc duïng cuûa aùnh saùng chieáu vaøo).

- Trong caùc hieäu öùng naøy, aùnh saùng theå hieän tính chaát nhö caùc doøng haït coù khoái löôïng vaø xung löôïng xaùc ñònh vôùi ñoäng naêng tính baèng coâng thöùc:

= mc2

2mcchhE

mch

5353

QUANG PHOÅ

5454

Ví duï• CO2 haáp thu böùc xaï coù böôùc soùng 0.018 mm. Haõy

xaùc ñònh taàn soá cuûa böùc xaï naøy?

3.00108ms

0.01810-3 m= = 1.71013 s-1

Ñôn vò:1 Hertz (Hz) 1 s-1

• Haõy tính böôùc soùng cuûa soùng FM coù taàn soá 90.7 MHz.

= = 3.31 m190.7106s

c=

c=3.00108m

s

5555

Ví duïNaêng löôïng toái thieåu ñeå böùt moät electron ra khoûi cesium laø 3.0510-19 J. Coù theå duøng aùnh saùng maøu xanh coù = 505 nm ñeå böùt electron töø cesium hay khoâng?

Ephoton = h 6.6310-34 Js50510-9 m

hc= 3.00108 ms=

= 3.9410-19 J Ñöôïc!

5656

Baûn chaát soùng cuûa vaät Baûn chaát soùng cuûa vaät chaátchaát

Naêm 1925 , theo Debroglie: “ Neáu böùc xaï coù theå ñöôïc coi laø caùc doøng haït photon thì caùc haït vi moâ nhö electron, proton, neutron cuõng theå hieän tính chaát soùng”

Debroglie cho raèng böôùc soùng cuûa haït vi moâ laø haøm soá cuûa vaän toác vaø khoái löôïng cuûa noù.

vôùi λ : böôùc soùng (m); h: haèng soá Plank (Js); m: khoái löôïng haït (g) ; V vaän toác haït (m/s)

( 1J = 1 kg m2 /s2)

Vmh

Moâ hình LÖÔÏNG TÖÛDöïa treân baûn chaát nhò nguyeân (soùng –

haït) cuûa vaät chaát

5757

Ví duïTính böôùc soùng chuyeån ñoäng cuûa moät electron chuyeån ñoäng vôùi vaän toác 3.00x108 m/s, vaø moät quaû golf (45,3g) chuyeån ñoäng vôùi vaän toác 62 m/s.

hpe

6.6310-34 Jsmvh

9.1110-31 kg=

= 2.4210-12mkg

sJ 2

= 2.4210-12 m

6.6310-34 Js0.0453 kg 62 m

s= = 2.410-34 mgb

3.00108 ms

58

Nguyeân lí baát ñònh Heisenberg.Veà nguyeân taéc khoâng theå xaùc ñònh ñoàng thôøi chính xaùc caû veà toïa ñoä vaø vaän toác cuûa haït vi moâ, do ñoù khoâng theå veõ hoaøn toaøn chính xaùc quyõ ñaïo chuyeån ñoäng cuûa haït.

x: sai soá cuûa pheùp ño toïa ñoä theo truïc x.vx laø sai soá cuûa pheùp ño vaän toác theo truïc x.h = 6,626.10-27 ec.s = 6,626.10-34 J.sm = 9.10-31 kg, Δx = 10-10 cm, Δvx = 1010 cm/s. Hê thưc trên cho thây viêc xac đinh toïa đô cang chinh xac thi viêc xac đinh tôc đô cang kem chính xaùc.

mhvx x 2

.

59

Neáu ta chaáp nhaän ñoä baát ñònh veà vò trí electron treân quyõ ñaïo döøng = bk quyõ ñaïo Borh x= 0,0529nm = 5.10-2nm = 5.10-9cm

110928

27

.1010.5.10.1,9.14,3.2.10.62,6

2

scmcmg

secxm

hvx

60

• Sai soá veà vaän toác quaù lôùn neân khoâng theå chaáp nhaän ñöôïc veà vò trí coá ñònh cuûa ñieän töû treân quyõ ñaïo.

• - Töø ñoù suy roäng ra laø khoâng theå xaùc ñònh chính xaùc vò trí cuûa ñieän töû treân quyõ ñaïo maø chæ xaùc ñònh ñöôïc vuøng khoâng gian naøo ñoù quanh nhaân maø xaùc suaát tìm gaëp ñieån töû laø lôùn nhaát. Vuøng naøy goïi laø orbital nguyeân töû hay vaân ñaïo nguyeân töû (AO)

61

Tiên đê vê phương trinh song SchrodingerHam sô song cua môt hat hay nhiêu hat la nghiêm cua phương trinh vi phân, goi pt song Schrodinger

∂2Ψ

h2+

= ▼2

(E – V)Ψ = 08π2m

Toan tư Laplace

∂x2

∂2Ψ+

∂y2

∂2Ψ+

∂z2

∂2

+∂x2

∂2

+∂y2

∂2

∂z2 ▼2Ψ

h2(E – V)Ψ = 0

8π2m+

▼2Ψ- h2

VΨ8π2m

+ = EΨ ▼2- h2

V8π2m

+ = H Toan tư Hamilton

62

Trương thê co đôi xưng câu nên đê cho dê tinh toan chuyên toa đô Decard sang toa đô câu

Ψ2 biêu thi mât đô xac suât tim thây hat tai môt điêm nhât đinh trong không gian

Ψ2dv biêu thi xac suât tim thây hat tai môt thê tich dv

Ψ phai đơn tri nghia la chi co môt gia tri tai môt điêm xac đinh

Ψ phai liên tuc va giơi nôi nghia la ham sô phai tiên dân đên 0 khi r tiên đên vô cung

Ψ phai đươc chuẩn hoa. Vê măt toan hoc điêu kiên nay đươc thê hiên ∞ ∫ Ψ2dv = 1

Xac suât tim thây hat trong toan bô không gian la 1.

63

Môt ham song Ψ tương ứng vơi bô 4 sô lương tư (n, l, ms,

ml ) miêu ta trang thai môt electron đươc goi la môt orbital nguyên tư AO.

Giai phương trinh song Schroedinger đê tim môt sô đai lương đăc trưng cho môt AO

Sô đai lương đăc trưng cho môt AO con đươc goi la cac sô lương tư

64

Sô lương tư chinh n, nhân gia tri nguyên dương, xac đinh năng lương electron.

dvnlnt (1 a.u.)4,3598 x 10-18 J E = -Z2

2n2

Sô lương tư moment goc orbital l, nhân gia tri nguyên từ 0 đên (n – 1), l xac đinh hinh dang va tên cua orbital.

n = 1, 2, 3, ... Tương ưng vơi lơp K, L, M, ... Va mưc năng lương E1, E2, E3, ...Vây điên tư cang xa nhân thi E cang lơn

M =2πh

l(l + 1)

l = 0, 1, 2, 3 …. Tương ưng vơi orbital s, p, d, f …..

66

Sô lương tư tư ml, nhân gia tri từ – l đên + l, kê ca sô 0, đăc trưng cho sư đinh hương cua orbital nguyên tư trong từ trương, va quyêt đinh sô orbital trong môt phân lơp.

Sô lương tư spin electron ms, nhân gia tri – 1/2 va + 1/2, xac đinh moment đông lương riêng cua electron.

m xac đinh hinh chiêu moment đông lương Mz cua electron trên môt phương z cua trương ngoai, trong biêu thưc

Mz = 2πh m

- Khi = 0 coù 1 giaù trò cuûa m = 0. - Khi = 1 coù 3 giaù trò cuûa m = -1, 0, +1- Khi = 2 coù 5 giaù trò cuûa m = -2, -1, 0, 1, 2- Khi = 3 coù 7 giaù trò cuûa m: m = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3

6767

Moãi orbital ñaëc tröng bôûi 3 soá löôïng töû: n, l, m.

Moãi ñieän töû ñaëc tröng bôûi 4 soá löôïng töû n, l, m, s.

Sô lương tư spin electron ms, nhân gia tri – 1/2 va + 1/2, xac đinh moment đông lương riêng cua electron.

68

Toùm laïiToùm laïi

Boán soá löôïng töû n, l, ml , ms xaùc ñònh hoaøn toaøn traïng thaùi cuûa electron trong nguyeân töû. n l Orbit

alml

ms Soá orbital ngtöû

e toá

i ña

1 0 1s 0 +1/2 , -1/2 2

2 01

2s2p

0-1, 0, +1

+1/2 , -1/2

26

3 012

3s3p3d

0-1, 0, +1

-2, -1, 0, +1, +2+1/2 , -

1/2

26

104 0

123

4s4p4d4f

0-1, 0, +1

-2, -1, 0, +1, +2-3, -2, -1, 0, +1,

+2, +3

+1/2 , -1/2

26

1014

69

• Boä ñaày ñuû caùc ñaïi löôïng vaät lyù- Nhö vaäy, moät vaân ñaïo (obitan) ñöôïc bieåu

thò baèng moät boä goàm 3 soá löôïng töû laø n, l vaø m.

- Coøn moät ñieän töû ñöôïc bieåu thò baèng moät boä goàm 4 soá löôïng töû laø n, l, m vaø ms.

2s1: n = 2; l=0; m=0; ms = +1/2 • Soá vaân ñaïo trong moät lôùp- Lôùp thöù n coù n phaân lôùp.- Phaân lôùp thöù coù (2 1) vaân ñaïo.- Vì vaäy, lôùp thöù n coù n2 vaân ñaïo:

1n

02n)12(

70

Caùc quy luaät phaân boá electron trong nguyeân töû.a. Nguyeân lyù beàn vöõng

- Ñieän töû seõ chieám laàn löôït caùc vaân ñaïo nguyeân töû coù naêng löôïng töø thaáp ñeán cao.1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f 5d < 6p < 7s < 5f 6d < 7p …

- Caùc vaân ñaïo baõo hoøa electron: s2, p6, d10, f14… raát beàn vöõng;

- Baùn baõo hoøa: s1, p3, d5, f7…: beàn vöõng;- Neáu ns2(n-1)d4 thì vieát laïi: ns1(n-1)d5 beàn hôn vì coù

naêng löôïng thaáp hôn hay ns2(n-1)d9 -> ns1(n-1)d10

Cr(24): 1s22s22p63s23p64s13d5: beàn Cu (29): 1s22s22p63s23p64s13d10: beàn

71

Sô ñoà oâ löôïng töû

• Vieát caáu hình electron cuûa Phospho

• Löu yù Phospho coù 15 electron

72

• 2 electron ñaàu ñöôïc ñieàn vaøo orbital 1s

• Löu yù 2 spin ngöôïc nhau

• coøn 13 electron nöõaNaên

g lö

ôïng

1s

2s

3s

4s

5s6s7s

2p

3p

4p5p6p

3d

4d5d

7p 6d

4f5f

73

• 2 electron tieáp theo ñieàn vaøo orbital 2s

• coøn 11 electron nöõaNa

êng

löôï

ng

1s

2s

3s

4s

5s6s7s

2p

3p

4p5p6p

3d

4d5d

7p 6d

4f5f

74

Naên

g lö

ôïng

1s

2s

3s

4s

5s6s7s

2p

3p

4p5p6p

3d

4d5d

7p 6d

4f5f

75

Naên

g lö

ôïng

1s

2s

3s

4s

5s6s7s

2p

3p

4p5p6p

3d

4d5d

7p 6d

4f5f

76

Naên

g lö

ôïng

1s

2s

3s

4s

5s6s7s

2p

3p

4p5p6p

3d

4d5d

7p 6d

4f5f

• Caáu hình electron• 1s22s22p63s23p3

77

Qui taéc Kleskovski

1s2s 2p3s 3p 3d4s 4p 4d 4f5s 5p 5d 5f6s 6p 6d 6f7s 7p 7d 7f

• 1s2

• 2 electrons

78


• 1s2 2s2

• 4 electrons

79


• 1s2 2s2 2p6 3s2

• 12 electrons

80


• 1s2 2s2 2p6 3s2

3p6 4s2

• 20 electrons

81


• 1s2 2s2 2p6 3s2

3p6 4s2 3d10 4p6

5s2

• 38 electrons

82


• 1s2 2s2 2p6 3s2

3p6 4s2 3d10 4p6

5s2 4d10 5p6 6s2

• 56 electrons

83


• 1s2 2s2 2p6 3s2

3p6 4s2 3d10 4p6

5s2 4d10 5p6 6s2

4f14 5d10 6p6 7s2• 88 electrons

84


• 1s2 2s2 2p6 3s2

3p6 4s2 3d10 4p6

5s2 4d10 5p6 6s2

4f14 5d10 6p6 7s2

5f14 6d10 7p6 • 108 electrons

85

b. Nguyeân lyù loaïi tröø Pauli- Trong moät nguyeân töû ña ñieän töû,

khoâng coù caëp ñieän töû naøo coù laàn löôït caû 4 soá löôïng töû gioáng nhau. Ví duï ôû lôùp K ta coù: n = 1, l = 0, m = 0 öùng vôùi AO chæ coù toái ña 2 electron:Electron thöù nhaát öùng: n=1, l=0, m=0,ms= +1/2Electron thöù hai öùng : n=1, l=0, m=0, ms = -1/2

- Döïa vaøo nguyeân lyù naøy, ta thaáy:+ Moãi vaân ñaïo (orbital) chöùa toái ña 2 ñieän töû coù spin ñoái nhau+ Moãi phaân lôùp chöùa toái ña 2(2 + 1) ñieän töû+ Moãi lôùp chöùa toái ña 2n2 ñieän töû

86

c. Quy taéc Kleckopxki - Trong moät nguyeân töû, thöù töï ñieàn caùc electron vaøo caùc phaân lôùp sao cho toång soá (n + l) taêng daàn. Khi 2 phaân lôùp coù cuøng giaù trò n+l thì electron ñieàn tröôùc tieân vaøo phaân lôùp coù giaù trò n nhoû hôn. Ví duï: 3d coù n+l=5; 4s coù n+l=4 hay 4p coù n+l=5.Thöù töï ñieàn caùc electron vaøo caùc phaân lôùp nhö sau:1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d

Ví duï: V(23): 1s22s22p63s23p64s23d3 1s2 2s22p6 3s23p63d3 4s2

Lôùp electron K L M N

87

d. Quy taéc Hund- Trong cuøng moät phaân lôùp, caùc ñieän töû

seõ ñöôïc saép xeáp sao cho toång spin cuûa chuùng laø cöïc ñaïi, coù nghóa laø soá ñieän töû ñoäc thaân laø cöïc ñaïi.

- Nhö vaäy, moãi vaân ñaïo trong moät phaân lôùp tröôùc heát phaûi chöùa moät ñieän töû ñoäc thaân roài môùi coù söï caëp ñoâi ñieän töû.

- Quy taéc Hund vaø Klechkowski cho pheùp saép xeáp ñieän töû cho caùc nguyeân toá khaùc nhau, hoaëc töø caùch saép xeáp ñieän töû hay soá löôïng töû cuûa ñieän töû cuoái cuøng suy ra nguyeân toá.Ví duï: 20Ca seõ coù caáu hình ñieän töû laø 1s2 2s2

2p6 3s2 3p6 4s2 hay [Ar] 4s2, vaø ngöôïc laïi.

88

• Bieãu dieãn caáu truùc electron trong nguyeân töû : coù 2 caùch

Duøng coâng thöùc ñieän töû: Söû duïng soá löôïng töû chính (n) vaø soá löôïng töû phuï s, p, d, f ñoàng thôøi keát hôïp nguyeân lyù beàn vöõng vaø nguyeân lyù loaïi tröø Pauli.Br (35) : 1s22s22p63s23p64s23d104p5

Duøng sô ñoà ñieän töû: Söû duïng moät oâ vuoâng hoaëc troøn ñeå saép xeáp toái ña 2 ñieän töû vaø keát hôïp quy taéc Hund.- Coù 3 soá löôïng töû gioáng nhau vaøo 1 oâ - Soá löôïng töû thöù 4 ms ñöôïc kí hieäu baèng daáu muõi teân ngöôïc chieàu nhau.

89

Caáu taïo

voû e

Rutherf

orBorh

Cô hoïc

löôïng töû

Öu ñieåmNhöôïc ñieåm

Nhöôïc ñieåm

Öu ñieåm

Thuyêt lương tư PlanckThuyêt song hat cua anh sang Thuyêt song hat cua hat vi môNguyên ly bât đinh Heisenberg

Tiên đê vê phương trinh song Schrodinger

Boán soá löôïng töû n, l, ml , msCaùc quy luaät phaân boá electron

90

• Nguyeân töû chæ coù 1 ñieän töû

• Chæ chòu töông taùc huùt cuûa nhaân neân NL cuûa caùc phuï taàng baèng nhau

• E3s = E3p = E3d

91

• Nguyeân töû coù nhieàu ñieän töû• -Ñieän tích haït nhaân chòu töông

taùc khoâng phaûi cuûa 1 ñieän töû maø coøn coù caùc ñieän töû khaùc

• -Giöõa caùc ñieän töû coøn töông taùc laãn nhau

• do ñoù NL treân caùc phuï taàng khaùc nhau

• E3s < E3p < E3d

92

• Chöùng minh E3s < E3p < E3d

• Döïa treân 2 hieäu öùng : Hieäu öùng chaén vaø hieäu öùng xaâm nhaäp

• 1/ Hieäu öùng chaén :• Goïi Ñieän töû ñang khaûo saùt laø j• Ñieän töû coøn laïi laø i. ta coù i• Ñieän töû j bò caùc ñieän töû i taïo

hieäu öùng maøn chaén laøm giaûm söùc huùt cuûa nhaân leân ñieän töû j

• Z’j= Zj - Zi Z’

j : ñieän tích höõu hieäu

93

• 2/ Hieäu öùng xaâm nhaäp:• Ñieän töû ôû vaân ñaïo s xuyeân thaáu

vaøo nhaân nhieàu hôn so vôùi vaân ñaïo p vaø d

• Nghóa laø hieäu öùng maøn chaén cuûa nhöõng ñieän töû i taùc ñoäng leân vaân ñaïo s nhoû hôn so vôùi p vaø d

• Suy ra Z’s > Z’

p> Z’d

• Neân Es <Ep<Ed vì •

JnZE 18

2

2'

10.35981,4.2

94

• Coâng thöùc tính ñieän tích höõu hieäu Z’

• Theo quy taéc Slater• * i>j : (i naèm ngoaøi j) Zi =0• * i = j (i, j cuøng 1 taàng) Zi =0,35• *i=j ôû 1s Zi = 0,3• *i<j (i ôû taàng trong so vôùi j) Zi = 1• * i,j ôû 2 taàng keá caän Zi =,85

95

• VD tính ñieän tích höõu hieäu Z’ cho ñieän töû j ôû taàng 3 cuûa nguyeân toá Cl(Z = 17)

• Cl( Z = 17) 1s22s22p63s23p5

Zi =6.0,35 + 8.0,85 + 2.1 = 10,9• Z’ = Z - Zi =17 – 10,9 = 6,1• VD: tính Z’ cuûa Cl ôû taàng 2Zi = 7.0 + 7.0,35 + 2.0,85 = 4,15• Z’ = Z - Zi =17 – 4,15 = 12,85

96

• VD: tính Z’ cuûa j ôû 4s cuûa nguyeân toá K, Ca, Cu

• K(19) 1s22s22p63s23p64s1

Zi =8.0,85 + 10.1 = 16,8• Z’ = Z - Zi =19 – 16,8 = 2,2 • Ca(20) 1s22s22p63s23p64s2

Zi= 1.0,35 + 8.0,85 + 10.1 = 17,15

• Z’ = Z - Zi =20 – 17,15 = 2,85

97

• Cu(29) 1s22s22p63s23p64s13d10

Zi =18.0,85 + 10.1 = 25,3• Z’ = Z - Zi =29 – 25,3 = 3,7

98

• BAØI TAÄP• Bieát caùc soá löôïng töû cuoái,

xaùc ñònh nguyeân toá• a/ n=2, l = 0, ml = 0, ms = -1/2• n=2 ñieän töû ôû taàng 2• l=0 vaân ñaïo s 2s• ml=0• ms=-1/2 2s2

•1s22s2 Z = 4 (Be)

99


xaùc ñònh nguyeân toá• a/ n=3, l = 1, ml = +1, ms = -1/2• n=3 ñieän töû ôû taàng 3• l=1 vaân ñaïo p3p• ml =+1• ms=-1/2 3p6

•1s22s22p63s23p6Z = 18 (Ar)

100


xaùc ñònh nguyeân toá• a/ n=2, l = 1, ml = 0, ms = -1/2• n=2 ñieän töû ôû taàng 2• l=1 vaân ñaïo p2p• ml =0• ms=-1/2 2p5

•1s22s22p5 Z = 9 (F)

101

• BAØI TAÄP• Bieát caùc soá löôïng töû cuoái, xaùc

ñònh nguyeân toá• a/ n=3, l = 2, ml = +2, ms = +1/2• n=3 ñieän töû ôû taàng 3• l=2 vaân ñaïo d3d• ml =+2• ms=+1/2 3d5

•1s22s22p63s23p64s23d5 Z = 25 (Mn)

102


xaùc ñònh nguyeân toá• a/ n=3, l = 2, ml = -2, ms = -1/2• n=3 ñieän töû ôû taàng 3• l=2 vaân ñaïo d3d• ml =-2• ms=-1/2 3d6

•1s22s22p63s23p64s23d6 Z = 26 (Fe)

103

• BAØI TAÄP• Bieát caùc soá löôïng töû cuoái, xaùc

ñònh nguyeân toá• a/ n=3, l = 1, ml = -1, ms = +1/2• n=3 ñieän töû ôû taàng 3• l=1 vaân ñaïo p 3p• ml =-1• ms=+1/2 3p1

•1s22s22p63s23p1 Z = 13 (Al)

104


xaùc ñònh nguyeân toá• a/ n=3, l = 1, ml = 0, ms = -1/2• n=3 ñieän töû ôû taàng 3• l=1 vaân ñaïo p3p• ml =0• ms=-1/2 3p5

•1s22s22p63s23p5 Z = 17 (Cl)

105

•Xaùc ñònh caùc soá löôïng töû cuoái cuûa caùc nguyeân toá sau:

•1/ Mg (Z = 12)1s22s22p63s2 ñieän töû cuoái 3s2

n = 3 l = 0ml = 0ms = -1/2

106


•1/ S (Z = 16)1s22s22p63s23p4 ñieän töû cuoái 3p4

n = 3 l = 1ml = -1ms = -1/2

107


•1/ Co (Z = 27)1s22s22p63s23p64s23d7ñieän töû cuoái 3d7

n = 3 l = 2ml = -1ms = -1/2

n Ội dung ch ƯƠng tr ì nh (30t)

Documents