Bài 4. Cấu tạo vỏ nguyên tử

NỘI DUNG CHƯƠNG TRINH
(30t)
Bài 1: Câu Tạo Nguyên Tư – ĐLTH
Bài 2: Liên Kêt Hoa Học – Câu Tạo Phân Tư
Bài 3 : Phức chât
Bài 4: Nhiệt Hoa Học
Baøi 5: Động Hoùa
Hoïc
Bài 6: Dung Dịch – DD Cac Chât Điện Ly
1
Bài 7: Điện Hoa Học


BÀI 1: CÂU TAO NGUYÊN TỬ - ĐLTH
Mục tiêu:
1. Phân tích được những ưu nhược điểm mẫu nguyên tử của
Rutherford và Bohr
2. Trình bày được những luận điểm cơ bản của thuyết CHLT
trong nghiên cứu NT
3. Mô tả được những đặc trưng của các AO
4. Vận dụng được quy luật phân bố e trong NT để biểu diễn
cấu hình e của NT
5. Mô tả được cấu trúc của bảng HTTH và quy luật biến
thiên của các nguyên tố

2


BÀI 1: CÂU TAO NGUYÊN TỬ - ĐLTH

Nội dung:

1. Câu Tạo Nguyên Tư:
Electron cloud

Nucleus: Protons va Notrons

3


Đương kính nguyên tử cơ 1 Å
Đương kính hat nhân cơ 10-4 Å
Khối lượng môi electron băng 9,109 x 10-31 kg.
Điện tích electron băng -1,60218 x 10-19 coulomb.
0
−1

e

Proton co khối lượng 1,672623 x 10-27 kg
(1,007825 đvklnt), mang điện tích +1.
Notron co khối lượng 1,67482 x 10-27 kg
(1,008665 đvklnt), trung hoà điện.

1
1

p

1
0

n
4


• Kí hiệu nguyên tử
• A: Số khối
• Z: điện tích hạt nhân

A
Z

Số khối A : A = Z + N.

X

- Khối lượng của electron rất nhỏ nên
M≅ A

• * Nguyên tử trung hoà điện tích
• điện tích (+) = Σ điện tích( -)
P = e = Z (điện tích hạt nhân)
•

5


• nghóa của Z : điện tích hạt nhân
• - Xác đònh vò trí của nguyên tố trong bảng HTTH
• - Xác đònh thuộc tính của nguyên tố (kim loại, phi kim)

6


Đồng vò
-

Đồng vò là những dạng nguyên tử khác nhau của cùng một nguyên tố mà hạt

-

Khối lượng nguyên tử thường là đại lượng trung bình của các đồng vò.

nguyên tử của chúng tuy có cùng số proton nhưng khác số nơtron ( do đó khác
số khối).

Ví dụ: Nguyên tố Cu có 2 đồng vò bền:

Đồng vò

Cu

63

Khối
lượng
nguyên
tử
62,93u

Hàm

lượng

69,09%

7


Proti 11H 99,985% .
Deuteri 12H 0,015%.
Triti 13H nhan tao.
Carbon 12
Carbon 13
Carbon 14

Clor 35
Clor 37

C 98,90%. Oxy 16
C 1,10%. Oxy 17
C.
Oxy 18

12
6
13
6
14
6

Cl 75,57%.

Cl 24,43%.

35
17
37
17

O 99,76%.
O.
O.

16
8
17
8
18
8

Hâu hêt cac nguyên tô hoa hoc là hôn hơp cac đông vi.

Khôi lương nguyên tư se là khôi lương trung binh cua cac đ
8


• Đồng khối :
• Giữa các đồng vò của nhiều nguyên tố khác nhau, có thể tìm

thấy trường hợp chúng có điện tích hạt nhân khác nhau nhưng có
cùng số khối

•

ví dụ :

40Ar
18

40K
19

40Ca
20

9


2. Cấu tạo vỏ electron
 Mô hình nguyên tử do Rutherford đề nghò:
- Nguyên tử gồm:
+ Một hạt nhân tích điện dương.

+ Các electron quay xung quanh nó.
- Nguyên tử trung hòa điện.
- Lực ly tâm cân bằng với lực hút tónh điện.

-

Kích thước hạt nhân rất nhỏ so với nguyên tử.

 Electron chuyển động quanh hạt nhân sẽ phát ra E dưới dạng bức xạ điện từ và

cho phổ liên tục

=> e sẽ mất dần E và cuối cùng rơi vào hạt nhân
=> nguyên tử bò phá vỡ (ngtử không tồn tại).

10


Nhược điểm thuyết Rutherford:
- Không giải thích được tính bền của nguyên tử.
- Không giải thích được sự có mặt phổ vạch của nó.

 Cấu Tạo Vỏ electron Theo Niels Bohr
Tiên đề 1: e quay quanh hạt nhân chỉ theo một số quỹ đạo tròn, đồng tâm và có bán
kính xác đònh (quỹ đạo dừng).
Tiên đề 2: E của e được bảo toàn, nghóa là các điện tử không hấp thu hoặc bức xạ
điện từ.
Tiên đề 3: Sự bức xạ xảy ra khi electron nhảy từ quỹ đạo dừng này sang quỹ đạo dừng
khác.

∆E = E
–E
cuối
đầu

11


* Kêt Quả Rút Ra Từ Cac Tiên Đề Của Niels Bohr
a) Tính được bán kính quỹ đạo bền, tốc độ và năng lượng electron khi

chuyển động trên quỹ đạo đó.

h
1
v=n
×
m là khối lượng của e= 9,1.10-28g
2π= 9,1.10-31kg
mr

h=6,626.10-34 J.s = 6,62 .10-27 ec là hằng số Planck
v là tốc độ chuyển động của e
r là bán kính quỹ đạo dừng
n là số nguyên = số lớp điện tử

12


+ Baựn kớnh r cuỷa quyừ ủaùo:

( = 3,14

e=4,8.10-10)

n2
h2
r= ì 2
Z 4 me e 2

+ Nng lng electron chuyn ng trờn qu o dng:

2 mz e
E=
2 2
nh
2

E=

Z

2

2n

2

.dvn ln t

E=

2 4

Z

2

2n

2

.4,35981.10 18 J
13


Các giá trò đơn vò nlnt
Tổ hợp
Tên đơn
các hằng vò nlnt
soa vật lí
J (hartree)

Soa trò

4,35981x1018

kJ/mol
Hz

2625,5
6,579684x10
15

eV

27,21161

14

b) Mô hình nguyên tử của Bohr cho
phép giải thích được bản chất vật
lý của quang phổ vạch nguyên tử
và tính toán được vò trí các vạch
quang phổ hydro và các
Thaau hạt có một
điện tử bên ngoài. kính
buồng
toai

Khí hidro

Đỏ
lục
tím
Điện áp
cao

Khe
sáng
Thaau
kính
chuẩn
trực

Lăng
kính

Kính
ảnh

15




Mỗi vạch quang phổ ứng với một sóng. Đại lượng đặc trưng cho sóng là:

- Tần số υ : số lần dao động sóng thực hiện được trong một giây, đơn vò: Hz


-

Độ dài sóng λ : quãng đường sóng truyền đi trong một dao động, đơn vò: m, nm, …
Mối quan hệ giữa tần số và độ dài sóng:

υ . λ = c (c: tốc độ truyền sóng)
Quang phổ vạch của nguyên tử hidro có 3 vùng :
Vùng thuộc phần tử ngoại của quang phổ được gọi là dãy Lyman.
Vùng thuộc phần phần nhìn thấy được của quang phổ được gọi là dãy Balmer.

- Vùng phần lớn thuộc hồng ngoại là dãy Paschen.

16


Ở điêu kiện thương, đa số electron tôn tai ơ mức năng lượng
thấp nhất (n = 1). Khi bi kích thích, electron hấp thu năng
lượng và chuyển lên quy đao xa nhân, co năng lượg cao hơn
và nhanh chong quay vê quy đao gân nhân, phát ra bức xa tân

số ν thoả man.
Ec – Ed = hν = -

Z2
2

(

1
nc2

-

1
nđ 2

) đvnlnt (1 a.u.)

Các vach day Lyman co sư chuyển electron tư quy đao
n = 2,3,4, … vê n = 1.
Các vach day Balmer co sư chuyển electron tư quy đao
n = 3,4,5 .… vê n = 2.
Các vach day Paschen co sư chuyển electron tư quy đao
n = 4,5,6 … vê n = 3.

17


Các chuyển dòch haap thụ và phát
xạ giữa các mức

∞
0
6
5

4

3

Pase
n

Balm
er

Đơn vi
năng
lượng
nguye
ân tư

0,5

Lyma
n
Hấp thụ

Phát
xạ

2
Sơ
lươn
g tư
Borh
n

1

18


19
19


•

Ví dụ: Hãy tính năng lượng của các quỹ đạo có n là 1 và 2 của nguyên tử
hydrogen (Từ đó, suy ra tần số ν và bước sóng λ của bức xạ) cần thiết để kích
thích điện tử từ quỹ đạo có n = 1 lên quỹ đạo có n = 2.

 1
Z2
12
1 
−18
∆E = − 2 dvn ln t = x 4,3598.10 ( J ) 2 − 2 
2n
2

 nd nc 
1
−18  1
= 2,18.10 J  2 − 2  = 1,64.10 −18 J
1 2 

∆E
1,64.10−18 J
15 −1
ν=
=
=
2
,
48
.
10
s
- 34
h
6,626.10 J.s
8

c 3.10 (m / s )
−7
λ= =
= 1,21.10 m
15 −1
ν 2,48.10 s

20


Mô hình Borh không giải thích được:
+ Quang phổ của các nguyên tử phức tạp có nhiều hơn 1 điện tử
+ Sự tách các vạch quang phổ dưới tác dụng của điện – từ trường (hiệu ứng Zeeman).

-

Để khắc phục khó khăn đó, nhà vật lí người Đức Sommerfeld đã bổ sung thuyết
Borh bằng cách đưa thêm những quỹ đạo elip ngoài quỹ đạo tròn và đưa ra các số
lượng tử khác ngoài các số lượng tử chính để mô tả trạng thái năng lượng của e
trong nguyên tử và đã giải thích được hiệu ứng Zeeman.

- Tuy nhiên, thuyết Borh-Sommerfeld không giải thích được thật chi tiết quang phổ của
các nguyên tử nhiều e.
- Bởi vậy, mẫu nguyên tử Borh cần được thay thế bằng những quan điểm hiện đại của
cơ học lượng tử.

21


Những tiên đê của CHLT:
Thuyết lượng tử Planck
Thuyết song hat của ánh sáng (Maxwell & Einstein)
Thuyết song hat của hat vi mô (Louis de Broglie)
Nguyên lý bất đinh Heisenberg
Phương trình sóng Schrodinger
22

SÓNG VÀ TÍNH CHẤT CỦA SÓNG

Sóng là một dạng truyền năng lượng chứ không phải truyền vật
chất. (quả bóng dập dềnh)

Tính chất của sóng
 Hiện tượng giao thoa : một sóng có thể làm tăng cường hoặc yếu đi
một sóng khác (biên độ sóng có tính cộng).

 Hiện tượng nhiễu xạ: sóng bò đổi hướng khi chạm vào góc của vật
chướng ngại

23
23







Sóng điện từ: là dạng truyền năng lượng.
nh sáng là sóng điện từ.
Tốc độ sóng điện từ : c = 3.108
Bước sóng λ ; Tần số sóng ν

m/s.

c = ν. λ

E1 > E2
E = h.ν=
h.c/ λ

h = 6.63× 10-34 J⋅ s
λ ngắn, ν cao

λ

24
24


-

Bản chất hạt của ánh sáng thể hiện ở hiệu ứng quang điện (là sự

-

Trong các hiệu ứng này, ánh sáng thể hiện tính chất như các dòng hạt

phát ra các electron từ kim loại dưới tác dụng của ánh sáng chiếu vào).
có khối lượng và xung lượng xác đònh với động năng tính bằng công
thức:

∆Ε = mc2

c
2

∆E = hν = h = mc
λ

h
λ=
mc
25
25