Cau tao nguyen tu chuong trinh hoa dai cuong DHYD TPHCM

Mối quan hệ của đương lượng Đương lượng của nguyên tố A hoặc hợp chất A có liên hệ đơn giản sau: • Trong phản ứng trung hòa: n = số nguyên tử H OH của 1 phân tử axit bazơ thực tế tham gi[r]

1- CAC KHAI NIỆM CƠ BAN

1.1 Đơn chât (Au, Ag, Al, As, O2, O3, N2, He, …C)

1.2 Hơp chât (H2O, CaCO3, CH3COOH, …)

1.3 Nguyên chât: Chât tạo bơi cung loại nguyên tư hay

phân tư

1.4 Hôn hơp: nhiêu chât không phan ưng đươc trôn đêu,

đồng thê, tach rơi đươc băng phương phap vât ly

1.5 Hôn hông: trạng thai hoa tan môt phân kim loại trong thuy ngân

1.6 Hơp kim: vât liêu thu đươc khi đun nong chay nhiêu kim

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

1.8 Nguyên tô : nguyên tư co cung điên tich hạt nhân

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

6C va 12

6C)

1.11 Đồng phân: cung công thưc phân tư, tinh chât khac

nhau, do câu tạo hoa hoc khac nhau

1.12 Đồng đăng: cac chât co hoa tinh tương tư, do câu tạo hoa hoc tương tư, phân tư hơn kem nhau môt hay nhiêu

1.10 Đồng khôi: cac nguyên tư co cung sô khôi nhưng khac

sô điên tich hạt nhân ( 14

6C va 14

7N)

* MÔT SÔ NGUYÊN TÔ ĐÔNG VI

Clor 35 1735Cl 75,57%

Clor 37 1737Cl 24,43%

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

1.13 Khôi lương nguyên tư : rât nho

carbon co trong đung 12 g carbon.

1.15 Khôi lương nguyên tư tương đôi: m (O) = 16

đvklnt (hay đvC).

2- CAC ĐỊNH LUẬT CƠ BAN

2.1 Đinh luât thanh phân không đôi

“Một hợp chất dù được điều chế bằng cách nào đi nữa

bao giờ cũng có thành phần xác định và không đổi.”

Vi du: nươc khi phân tich gồm nguyên tô H va O,

vơi m H = 11,1% va m O = 88,9%

–NaCl: có 39,34% Na và 60,66% Cl

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 tạo 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.

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 loại phan ưng)

A

Ñ

Ñ m

m



Mối quan hệ của đương lượng

Đương lượng của nguyên tố A (hoặc hợp chất A) có liên hệ đơn giản sau:

• Trong phản ứng trung hòa: n = số nguyên tử H (OH) của 1 phân tử axit (bazơ) thực tế tham gia phản ứng

• Muối: n = tổng điện tích dương phần kim loại

• Phản ứng oxi hóa khử: n = số e mà 1 phân tử chất khử cho và ngược lại

Khi đó ta có công thức tổng quát sau

ĐA = MA/ n

Đương lượng gam

• Đương lượng gam: của một đơn chất hay hợp

chất là lượng chất đĩ được tính bằng gam cĩ trị số bằng đương lượng của nĩ.

• Mối liên hệ giữa số gam (m) và số đương lượng

gam (n’) của một chất cĩ đương lượng Đ theo biểu thức sau:

B

A B

B A

A B

A B

Đ

m Đ

m hay

m

m Đ

Đ

' ' 







) (

)

( )

'

(

Đ lượng

Đương

m gam

Số n

gam lượng

đương

Bài tập áp dụng

1 Tính đương lượng từng axít, bazơ trong các phản ứng:

H3PO4 + NaOH  NaH2PO4 + H2O

H3PO4 + 3NaOH  Na3PO4 + 3H2O 2HCl + Cu(OH)2  CuCl2 + 2H2O HCl + Cu(OH)2  Cu(OH)Cl + H2O

2 Tính đương lượng các chất gạch dưới đây:

FeSO4 + BaCl2  BaSO4 + FeCl2

2.4 Đinh luât Avogadro

Nhưng 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 lương

Tông khôi lương cac chât thu đươc đung băng tông khôi lương cac chât ban đâu đa tac dung

BÀI 1: CÂU TAO NGUYÊN TỬ - ĐLTH

Mục tiêu:

1 Phân tich đươc nhưng ưu nhươc điêm mẫu nguyên tư cua

Rutherford va Bohr

2 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 diễn

câu hinh e cua NT

THUYẾT NGUYÊN TỬ VỀ VẬT CHẤT

• John Dalton:

•– Các nguyên tố cấu tạo từ các nguyên tử.

•– Nguyên tử của một nguyên tố hoàn toàn giống nhau.

•– Nguyên tử không bị thay đổi trong các phản ứng hoá

học

•– Hợp chất hình thành khi các nguyên tử khác nhau kết

hợp với nhau.

• Những bác học cổ Hy lạp cho rằng các hợp chất cấu

tạo từ các đơn chất.

gồm các hạt mang điện tích.

CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

1897: Thomson với thí nghiệm “tia âm cực”

phát hiện ra electron mang điện tích âm

SỰ TÁCH CÁC TIA PHÓNG XẠ

- Tia β lệch nhiều chứng tỏ hạt mang điện tích âm có khối lượng

nhỏ Đó chính là dòng electron.

- Tia γ gồm những hạt không tích điện.

- Tia α lệch ít, chứng tỏ khối lượng của các hạt mang điện tích

dương rất lớn.

Mô hình Thomson

• - Nguyên tử như quả cầu rỗng

• - Điện tích dương phân bố

• trên mặt cầu.

• - Điện tử chuyển động phía

• trong

 1911: Rutherford dùng tia α bắn qua lá vàng dát mỏng  sự có mặt của hạt nhân mang

điện dương

•Thí nghieäm cuûa Rutherford (1908)

Kết quả thực nghiệm

Giải thích kết quả thực nghiệm

+

• - Phần lớn thể tích trong

nguyên tử là khoảng trống

• - Hạt nhân có kích thước nhỏ

(cấu trúc chắc đặc) nằm ở

giữa

• - Các hạt alpha sẽ bị lệch

hướng khi tiếp cận gần hạt

nhân

+

Mô hình cấu tạo nguyên tử của Rutherford

•- Nguyên tử hình cầu.

•- Điện tích dương tập

trung ở tâm.

•- Điện tích âm phân tán

xung quanh điện tích

dương.

• Cách nhìn mới về cấu tạo

nguyên tử

• Nguyên tử gồm các hạt

mang điện tích dương, điện

tích âm, và trung hoà (proton

, electron , và neutron ).

• Proton và neutron nằm ở hạt

nhân nguyên tử và có thể

tích rất nhỏ (r = 10-14 m)

Phần lớn khối lượng của

nguyên tử tập trung ở hạt

nhân

CÁC HẠT CƠ BẢN TRONG

NGUYÊN TỬ

Hạt Khối lượng

(kg) Điện tích Khối lượng (amu) Electron 9.1095x10 -31 - 1.602x10 -19 C 5.486x10 -4

Proton 1.6726x10 -27 + 1.602x10 -19 C 1.0073

Amu (atomic mass unit) = 1.66054x10 -24 gam

KÝ HIỆU NGUYÊN TỬ

X: ký hiêu tên nguyên tố

Z: đơn vị điện tích hạt nhân = số

proton = số electron của nguyên tử A: Số khối = số proton + số neutron

x z

A

ĐỒNG VỊ

Các nguyên tư û có cùng số proton nhưng khác số neutron

Ví du : ïClo có 2 đồng vị Cl-35 và Cl-37, có khối lượng lần lượt là 34.96885 và36.96590 amu Khối lượng nguyên tử trung bình

củaClo là 35.453 amu Hãy tính phần trăm mỗi đồng vị trong tự nhiên

CẤU TẠO VỎ ELECTRON

Mô hình nguyên tử do Rutherford đề nghị:

- 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 tĩnh 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

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 định (quỹ đạo dừng)

Tiên đề 2: E của e được bảo toàn, nghĩa 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

a) Tính được bán kính quỹ đạo bền, tốc độ và năng lượng electron khi chuyển động trên quỹ đạo đó.

Theo Borh moment động lượng nó (mvr) phải bằng bội số của h/2

=>

h=6,626.10-34 J.s là hằng số Planck

m là khối lượng của e

v là tốc độ chuyển động của e

r là bán kính quỹ đạo dừng

mvr

mr

h n

Do khi quay trên quỹ đạo thì lực hút của hạt nhân lên điện tử và lực li tâm của điện tử phải bằng nhau, ta có:

Thế giá trị v ở biểu thức trên ta được:

+ Bán kính r của quỹ đạo:

2

2 2

e m

h Z

n r

h a

e

o o





o

a Z

4 r

Ze r

mv

o





• Năng lượng toàn phần của điện tử: Bằng tổng động năng và thế năng:

Thay vào biểu thức trên ta được:

r

Ze r

Ze r

Ze r

Ze

mv

E

o o

o

1 4

4 2

1 4

2

2 2

2 2

n

2

)

( 2

4

2 2

2

2

u

a n

Z a

e n

Z E

o o

a

2

10.3598,

4

Khí hidro

Khe sáng

Thấu kính chuẩn trực

Lăng kính

Kính ảnh

Đỏ lục tím Điện áp cao

Thấu kính buồng tối

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 vị trí các vạch quang phổ hydro và các hạt có một điện tử bên ngoài

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

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

- Độ dài sóng  : quãng đường sóng truyền đi trong một dao động, đơn vị: m, nm, …

- Mối quan hệ giữa tần số và độ dài sóng:

 x  = 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 hồng ngoại của quang phổ được gọi là

dãy Paschen.

Ở điêu kiên thương, đa sô electron tồn tại ơ mưc năng lương thâp nhât (n = 1) Khi bi kich thich, electron hâp thu năng

lương va chuyên lên quy đạo xa nhân, co năng lươg cao hơn

va nhanh chong quay vê quy đạo gân nhân, phat ra bưc xạ tân

sô ν thoa man

Các giá trị đơn vị nlnt

Tổ hợp các

hằng số vật lí Tên đơn vị nlnt Số trị

• Sử dụng bảng đvnlnt không những tính được tần số mà còn tính được cả độ dài sóng của các vạch thuộc dãy Balmer.

• Aùp dụng n=3 ta có vạch H: 656,1 nm

• Aùp dụng n=4 ta có vạch H: 486,1 nm

• Aùp dụng n=5 ta có vạch H: 434,0 nm

• Aùp dụng n=6 ta có vạch H: 410,0 nm

hc c

a h

υ

o o

o o

2 2

2

4 2

1

4 2

1

e n

1 4

1

e n

1 4

• 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  và bước sóng  của bức xạ) cần thiết để kích thích

điện tử từ quỹ đạo có n = 1 lên quỹ đạo có n = 2

J J

n n

J

x n

Z E

c d

18 2

2 18

2 2

18 2

2 2

10 64 ,

1 2

1 1

1 10

18 , 2

1

1 ) ( 10

3598 ,

4 2

1 2

-18

10.48,

2J.s

6,626.10

10.64,

.3

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)

- Bởi vậy, mẫu nguyên tử Borh cần được thay thế bằng những quan điểm hiện đại của cơ học lượng tử

SÓNG VÀ TÍNH CHẤT CỦA SÓNG

không phải truyền vật chất (quả bóng dập

dềnh)

 Tính chất của sóng

tăng cường hoặc yếu đi một sóng khác (biên độ sóng có tính cộng)

chạm vào góc của vật chướng ngại

 Sóng điện từ: là dạng truyền năng lượng.

 Aùnh sáng là sóng điện từ.

E = h.= h.c/ λ

E1 > E2

h = 6.6310-34 Js

- Bản chất hạt của ánh sáng thể hiện ở hiệu ứng

quang điện (là sự phát ra các electron từ kim

loại dưới tác dụng của ánh sáng chiếu vào)

- Trong các hiệu ứng này, ánh sáng thể hiện tính chất như các dòng hạt có khối lượng và xung

lượng xác định với động năng tính bằng công

QUANG PHOÅ

waves

Micro waves

Infrared

violet

Ultra- Rays

X-Gamma Rays

NĂNG

LƯỢNG

THẤP

Năng lượng cao

Tần số

ngắn

AS khả kiến

Ví dụ

xác định tần số của bức xạ này?

Ví dụ

Năng lượng tối thiểu để bứt một electron ra khỏi

màu xanh có  = 505 nm để bứt electron từ

cesium hay không?

Bản chất sóng của vật chất

Năm 1925 , theo Debroglie: “ Nếu bức xạ có thể được

coi là các dòng hạt photon thì các hạt vi mô như elctron, proton, neutron cũng thể hiện tính chất sóng”

Debroglie cho rằng bước sóng của hạt vi mô là hàm số của vận tốc và khối lượng của nó

với λ : bước sóng (m); h: hằng số Plank (Js); m: khối lượng hạt (g) ; V vận tốc hạt (m/s)

V m

Ví dụ

Tính bước sóng chuyển động của một electron chuyển động với vận tốc 3.00x106 m/s, và một quả golf (45,3g) chuyển động với vận tốc 62 m/s.

h p

 Nguyên lí bất định Heisenberg.

Về nguyên tắc không thể xác định đồng thời chính xác cả về tọa độ và vận tốc của hạt vi mô, do đó không thể vẽ hoàn toàn chính xác quỹ đạo chuyển động của hạt

x: sai số của phép đo tọa độ theo trục x vxlà sai số của phép đo vận tốc theo trục x

x x



2. 



 Tiên đề về phương trình sóng Schrodinger

Ham sô song cua môt hạt hay nhiêu hạt la nghiêm cua phương trinh vi phân, goi pt song Schrodinger

Toan tư Laplace

Trương thê co đôi xưng câu nên đê cho dễ tinh toan chuyên toạ đô Decard sang toạ đô câu

Ψ 2 biểu thi mât đô xác suất tìm thấy hạt tại môt điểm

nhất đinh trong không gian

Ψ 2 dv biểu thi xác suất tìm thấy hạt tại môt thể tích dv

Ψ phai đơn tri nghĩa la chi co môt gia tri tại môt điêm xac đinh

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

Môt hàm sóng Ψ tương ưng vơi bô 4 sô lương tư (n, l, m,

m l ) mô tả trạng thái môt electron đươc goi là môt orbital nguyên tư AO.

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

Sô đại lương đăc trưng cho môt AO còn đươc goi la cac sô lương tư

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

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

E = - Z

2

2n 2

Sô lương tư moment góc orbital l, nhân gia tri nguyên tư 0

đên (n – 1), l xac đinh hinh dạng va tên cua orbital.

n = 1, 2, 3, Tương ưng vơi lơp K, L, M, Va mưc năng lương E1, E2, E3,

M =

2πh

l(l + 1)

Sơ lương tư từ m, nhân gia tri tư – l đên + l, kê ca sơ 0, đăc

trưng cho sư đinh hương cua orbital nguyên tư trong tư

trương, va quyêt đinh sơ orbital trong mơt phân lơp

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

Mz =

2πh m

- Khi  = 0 có 1 giá trị của m = 0

- Khi  = 1 có 3 giá trị của m = -1, 0, +1

- Khi  = 2 có 5 giá trị của m = -2, -1, 0, 1, 2

- Khi  = 3 có 7 giá trị của m: m = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3

LỚP VÀ PHÂN LỚP

 Mỗi orbital đặc trưng bởi 3

0 -1, 0, +1

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

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

2 6 10

Nguyên tử nhiều Electron

Do có sự tương tác giữa các electron, các phân lớp

trong cùng một lớp sẽ có năng lượng khác nhau:

Sự sắp xếp electron trong vỏ nguyên tử

Tuân theo 3 nguyên tắc:

• Nguyên lý bền vững

• Nguyên lý loại trừ Pauli

• Qui tắc Hund

Nguyên lý bền vững

• Electron sẽ chiếm các orbital có năng lượng thấp trước.

Nguyên lý loại trừ Pauli

• “Trong cùng một nguyên tử , không thể có 2

electron có 4 số lượng tử giống nhau.”

• Trong một orbital chỉ có tối đa 2 electron và 2

electron này phải có spin ngược nhau

• Ví dụ: 2 electron trong nguyên tử Heli có các số

lượng tử

n l m l m s

electron 1 1 0 0 +½

Qui tắc Hund

Cấu hình electron bền là cấu hình có nhiều electron chưa ghép cặp nhất

Caáu hình Electron

Caáu hình electron

Vieát caáu hình electron cuûa:

13Al:

[Ne] 3s2 3p11s2 2s2 2p6 3s2 3p1

50Sn: [Kr] 5s2 4d10 5p2

82Pb+2: [Xe] 6s2 4f14 5d10

26Fe: [Ar] 4s2 3d6 [Ar]

Sơ đồ ô lượng tử

• Viết cấu hình electron của Phospho

• Lưu ý Phospho có 15 electron

• 2 electron đầu được điền vào orbital 1s

• Lưu ý 2 spin ngược nhau

• còn 13 electron nữa

2p 3p

4p 5p 6p

3d 4d 5d

4f 5f

• 2 electron tiếp theo điền vào orbital 2s

• còn 11 electron nữa

2p 3p

4p 5p 6p

3d 4d 5d

4f 5f

2p 3p

4p 5p 6p

3d 4d 5d

4f 5f

2p 3p

4p 5p 6p

3d 4d 5d

4f 5f

2p 3p

4p 5p 6p

3d 4d 5d

4f 5f

• Caáu hình electron

• 1s22s22p63s23p3

Qui taéc Kleskovski

• 20 electrons

• 38 electrons

• 56 electrons

• 88 electrons

• 108 electrons