Bài 1: Nguyên tử hóa học

Thompson 1897  Ông là người đầu tiên phát hiện ra electron điện tử mang điện âm  Mà nguyên tử trung hòa về điện , chứng tỏ, phần còn lại của nguyên tử mang điện dương  Thomson t

CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

BẢNG HỆ THỐNG TUẦN HOÀN

BÀI 1 CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

1 Bốn nguyên tố của Aristotle

Aristotle thừa nhận vật chất có thể chia vô hạn , thừa nhận có 4 nguyên tố : không khí, đất, lửa và nước.

2 Khái niệm nguyên tử của

Democrit

460 TCN

 Nếu bất kì một vật nào có thể chia nhỏ mãi khôn cùng thì có 2

điều: hoặc không có gì cả hoặc còn lại cái gì đó không thể chia nhỏ hơn

 Ông đặt tên những hạt nhỏ bé đó là Atoma có nghĩa là không thể

chia nhỏ

3 John Dalton

Thuyết nguyên tử (1808)

 Tất cả vật chất đều được tạo thành từ các nguyên tử

 Nguyên tử của cùng một nguyên tố sẽ có cùng một

cấu trúc và tính chất

 Nguyên tử không thể bị phân chia, không thể được

sinh ra hoặc mất đi

với nhau để tạo ra các hợp chất

 Trong các phản ứng hoá học, các nguyên tử có thể kết

hợp, phân tách hoặc tái sắp xếp lại

4 J.J Thompson

1897

 Ông là người đầu tiên phát hiện ra electron (điện tử) mang

điện âm

 Mà nguyên tử trung hòa về điện , chứng tỏ, phần còn lại của

nguyên tử mang điện dương

 Thomson tìm thấy tỷ số điện tích/khối lượng là một hằng số

không phụ thuộc vào việc ông dùng vật liệu gì

Mô hình bánh mận “ Plum Pudding”

của Thompson

1902

 Nguyên tử có cấu trúc đặc

 Khi một điện tử (electron) di

chúng về vị trí cân bằng

 Các electron hoàn toàn không

chuyển động

Rutherford phát hiện ra…

Những kết luận của Rutherford …

- Hầu hết các hạt đều đi xuyên qua tấm chắn

- Một số rất ít hạt bị bật ngược trở lại hoặc chuyển hướng

 Như vậy cấu tạo nguyên tử gần như trống rỗng

 Như vậy, phải có hạt gì đó nhỏ bé , có khối lượng lớn , mang điện dương nằm ở trung tâm nguyên tử.

 Ông gọi đó là: Hạt nhân

 Các electron không thể đứng yên mà phải chuyển động để tạo thành lớp vỏ nguyên tử

** Các em thử hình dung cấu tạo ng tử sẽ như thế nào**

Mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford

Khoảng trống

Hạt nhân mang điện +

Electrons mang điện

Những hạn chế trong

Mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford

- Mô hình trên không thể giải thích được cấu trúc quỹ đạo của electron (tạo thành các

- Không giải thích được tại sao nguyên tử tồn tại cân bằng bền và electron không bị

TÓM LƯỢC

Chương I: Cấu tạo nguyên tử và bảng hệ thống tuần hoàn

TỔNG KẾT CẤU TẠO NGUYÊN TỬ THEO QUAN NIỆM CỔ ĐIỂN

Nguyên tử được cấu tạo bởi:

 hạt nhân (proton, nơtron)

Các thông số của của một nguyên tử:

 Số hiệu nguyên tử Z = Số proton = Số electron (nguyên tử trung hòa điện)

 Số khối A = Số proton + số nơtron = Z + số nơtron

X

A Z

Cách viết kí hiệu : 14

II CẤU TRÚC LỚP VỎ NGUYÊN TỬ THEO CƠ HỌC LƯỢNG TỬ

 Cơ học lượng tử là gì ?

 Các hạt electron trong lớp vỏ nguyên tử chuyển động thế nào ?

 Có thể mô tả chuyển động của electron bằng phương trình toán học

không?

1 Lưỡng tính sóng hạt

của ánh sáng

Thí nghiệm

của Compton

c Lượng tử năng lượng (quatum of energy)

 Giả thuyết của Planck

 Năng lượng được bức xạ giải phóng ra hoặc hấp

thụ dưới dạng những lượng gián đoạn gọi là các

lượng tử năng lượng

ε = h.ν = h.c/λ

Trong đó

h là hằng số lanck=6,6256.1034

ν là tần số của bức xạ

2 Mô hình của Neils Bohr

1913,

 Electron chuyển động theo những quĩ đạo xác định quanh hạt nhân

 Mỗi một quĩ đạo mang các mức năng lượng khác nhau

 Quỹ đạo càng gần năng lượng càng thấp

 Kết quả thu được cho thấy năng lượng electron khi quay trên quỹ đạo trong

nguyên tử H có thể tính được bằng công thức:

2 2 2 0

4 e

n h 8

e

m

ε

−

Những hạn chế trong mô hình của Bohr

 Quỹ đạo các electron hoàn toàn xác định

⇒ Vậy quỹ đạo hình gì?

 Không thể giải thích được tại sao electron lại không bay về phía hạt

nhân

⇒ Vậy lúc nào nguyên tử sẽ chết.

Cấu trúc lớp vỏ điện tử như thế nào ?

3 Lưỡng tính sóng hạt của electron

De Broglie cho rằng, một vật chất bất kỳ chuyển động đều có liên kết với sóng có bước sóng λ:

Năm 1924, de Broglie đề nghị rằng: electron là vật chất và nó cũng có bản chất sóng mv

h

= λ

De Brogli e

Các ví dụ:

Ví dụ: Tính độ dài sóng De Broglie cho:

a Chiếc xe tải 1 tấn, chuyển động với vận tốc 100km/h

b Proton có khối lượng 1,67.10-24 g và động năng Ed =1000 eV

4 Nguyên lý bất định của Heisenberg

x ∆ ≥ =

Mẫu nguyên tử Bohr đã vi phạm nguyên lí bất định vì nó đã

mô tả chính xác cùng vị trí và động lượng của electron

4 Nguyên lý bất định của Heisenberg

v

x

π 2

∆ ≥ =

ĐS: a Δv = 6,62.10-21 m/s

b Δv = 7,7.107 m/s

5 Phương trình Shrodinger mô tả sự phân bố electron ở quanh hạt nhân

 Đối với nguyên tử 1 electron như H, r là khoảng cách từ e đến hạt nhân, điện tích hạt nhân là Z

ψ ψ

ψ

he

= +

2

0 )

(

8

22

2

=

− +

(

.

2 2

2

2

= +

Bổ sung kiến thức

 Toán tử là gì? Hàm sóng là gì?

5.1 TOÁN TỬ

∂ +

∂

∂ +

5.1 MỘT SỐ DẠNG TOÁN TỬ

back

• Đ/n: Trạng thái chuyển động của hạt vi mô (ví dụ electron trong nguyên tử) được mô tả bởi một hàm số ψx,y,z,t được gọi là hàm sóng

Tính chất hàm sóng:

+ Xác suất tìm hạt trong toàn bộ không gian là bằng 1 nên:

+ Ở trạng thái dừng (ko phu thuộc thời gian) hàm sóng chỉ phụ thuộc vào tọa độ

2 , , , y z t x

ψ

5.2 HÀM SÓNG

6 Các số lượng tử

a Số lượng tử chính n

 Sử dụng để xác định năng lượng En của electron trong nguyên tử

 Đối với nguyên tử 1 electron (giống Hidro) Z=1, khi tính En theo eV

ta có

2 2 0

4 2

 Càng lên cao năng lượng càng lớn và các lớp càng sít lại nhau.

 Các electron trong cùng 1 lớp có năng lượng xấp xỉ nhau

 Ví dụ: tính năng lượng của lớp 1, 2,4,5

c Số lượng tử từ m

 Để xác định hình chiếu của mômen động lượng orbitan lên trục z (Mz ) .

- M cho biết số orbital có trong 1 phân lớp

3s

2s 1s 2p 3p

3d

E N E R G Y

1(p)

0 -1, 0, 1 2(d) -2, -1, 0, 1, 2

Movie: periodic table of the elements: t10-20

Chúc các em học tốt