Aatomiehitus Aatomid, nende päritolu, millest nad koosnevad

Παρουσίαση με θέμα: "Aatomiehitus Aatomid, nende päritolu, millest nad koosnevad"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Aatomiehitus Aatomid, nende päritolu, millest nad koosnevad
Aatomite ehitus ja Mendelejevi tabel Kvantmehhaanika alused Keemiline side Molekulide ruumiline struktuur ja omadused

2 Aatomis on elektronid, prootonid ja neutronid
Aatomis on elektronid, prootonid ja neutronid. Aatomi planetaarne mudel – valguse neeldumine ja kiirgamine, keemilised reaktsioonid…

3 Prootonid, neutronid, elektronid ja footonid – “kvantmehaanilised mikroosakesed”

4 He

5 Kaks aatomi mudelit – osakeste ja lainete mudelid

6

7

8

9

10

11 Suur pauk

12 Universumi ajalugu

13

14

15 Aineehitus, aatomiehitus – kõige parem tutvuda avastuste ajaloo kaudu
1897 – J.J. Thomson

16 Katoodkiired - elektronid

17 Valgus – lained: valget valgust on võimalik lahutada spektriks
Newton 1671 (Goethe – Theory of Colors)

18 Valge valguse lahutamine spektriks prisma abil – selge tunnistus valguse laineiseloomust

19

20 Absoluutselt must keha – keha, mis neelab kõik temale langenud valguse
Pliidirõngas on absoluutselt must keha. Kui absoluutselt musta keha soojendada, siis hakkab ta kiirgama: madalal temperatuuril infrapunaseid kiiri, kõrgemal temperatuuril nähtavat valgust ja UV laineid.

21 Absoluutselt musta keha kiirgus
Valgus on kvandid: Absoluutselt musta keha kiirgus E = hν

22 Erinevate temperatuurideni kuumutatud absoluutselt musta keha NB
Erinevate temperatuurideni kuumutatud absoluutselt musta keha NB! pidev kiirgusspekter

23 Valgus on kvandid: Fotoelektronid
Einsteini valem: Ekin + A = hν Fotoelektronide tekkel on “punapiir“ – λmax= ----- Fotoefekti uuris eksperimentaalselt Stoletov hc A

24 Aatomiehitus määrab joonspektrid

25 Päikesespektris mustad jooned – nii avastati heelium

26 Kuidas seletada aatomite joonspektreid? Aatomite ehitus.
Rutherford’i katse Bohr’i aatomi mudel Elektronid asetsevad (vesiniku)aatomis statsionaarsetel orbiitidel – liikudes statsionaarsetel orbiitidel ei kiirga ega neela nad energiat Energia (valguskvantide) neelamine ja kiirgamine toimub elektronide momentaalsel üleminekul ühelt statsionaarselt orbiidilt teisele

27 Bohr’i aatom ja spektraaljoonte seeriad – Lyman, Balmer, Paschen

28 Vesiniku joonspektri seletus Bohr’i aatomis

29 Miks on Bohr´i orbiidid stabiilsed - statsionaarsed?
L. de Broglie hüpotees: - Planck ja Einstein – valgus (lainetus) on kvandid (osakesed), de Broglie postuleeris, et kõikide osakestega on seotud ka lained – λ=h/mv (h=6.626x10-36J.s) – statsionaarsed on orbiidid, kus tekivad seisvad lained – “korpuskulaar-laineline dualism”:

30 L. de Broglie

31 Kvantosake potentsiaaliaugus
Aatom kui harf – elektronid kui võnkuvad keeled Elektronide käitumist kirjeldab lainefunktsioon

32

33 Kvantarvud: n, l, m, s Kvantarvude valikureeglid: n=1,2,3... l=0,1,..,n-1 m=-l,-l+1,...,l s=+/-1/2

34 Young´i kahepilu eksperiment:

35 Kahe pilu interferents:
Mikroosakesed on “imelikud”: Kahe pilu interferents: interferentspildi saab ka siis, kui elektrone “tulistada” ükshaaval Kõige selgem eksperimentaalne tõestus – iga elektron on laine

36 Kahe pilu eksperiment mikroosakestega (kvantosakestega)

37 Schrödinger’i kass

38 Peakvantarv (n) – määrab ära elektronkihi, millest antud elektroni leida võib
Orbitaalkvantarv (l) – määrab ära orbitaali kuju (sümmeetria) Magnetkvantarv (m) – määrab ära elektronide käitumise magnetväljas (kuidas lõhenevad orbitaalkvantarvuga l määratud energianivood magnetväljas) Spin (s) – omab väärtusi +/-1/2 ja iseloomustab elektroni “sisemist” magnetmomenti (on tingitud elektronpilve “pöörlemisest”)

39 Kvantarv l määrab orbitaali, elektronpilve kuju:
l=0 s-eletronid “pilv” orbitaal l=1 p-elektronid – 3 orbitaali l=2 d-elektronid – 5 orbitaali l=3 f-elektronid – 7 orbitaali... Orbitaalide geomeetria (kuju) määrab aatomite omadused ja molekulide struktuuri s-orbitaal

40

41

42

43 Kvantarv l määrab orbitaali, elektronpilve kuju:
l=0 s-eletronid “pilv” orbitaal l=1 p-elektronid – 3 orbitaali l=2 d-elektronid – 5 orbitaali l=3 f-elektronid – 7 orbitaali... Orbitaalide geomeetria (kuju) määrab aatomite omadused ja molekulide struktuuri s-orbitaal

44 p-orbitaalid

45 d-orbitaalid

46 Kõikidel elektronidel on orbitaalid – kõik elektronid on iseloomuliku kujuga “pilved”

47 Keemilised sidemed: ioonsed kovalentsed vesiniksidemed ... Kovalentsed sidemed tekivad a) kui aatomite väliste elektronkihtide paardumata elektronid moodustavad molekulis ühised elektronpaarid b) kui aatomite väliste elektronkihtide paardumata elektronide orbitaalid “kattuvad” ning moodustavad ühise molekulaarse orbitaali

48 Kovalentse sideme “energeetika”

49 Elektronid on osakesed!
Lewis’i keemilise sideme tekkimise teooria –väliste elektronkatete lõpuni täitumise teooria. Sobib seletama nii ioonsete kui kovalentsete sidemete teket. Elektronid on osakesed!

50

51

52 Lewis’e skeem kovalentsete sidemete tekkimise kohta

53 Tegelikult vee molekuli struktuuri Lewis’e teooriast ei saa

54 Molekulaarorbitaalide teooria annab õige geomeetria

55 Lewis’e teooria ei seleta molekulide ruumilist struktuuri NB! NB!
Molekulide struktuuride määramiseks on vajalik arvestada elektronide lainefunktsioonide kujuga – ühised molekulaarsed pilved arvestavad neid moodustavate elektronide pilvede kujuga

56 Kvantarv l määrab orbitaali, elektronpilve kuju:
l=0 s-eletronid “pilv” orbitaal l=1 p-elektronid – 3 orbitaali l=2 d-elektronid – 5 orbitaali l=3 f-elektronid – 7 orbitaali... Orbitaalide geomeetria (kuju) määrab aatomite omadused ja molekulide struktuuri s-orbitaal

57

58 Hübridisatsioon on vajalik keerukamate orgaaniliste molekulide struktuuride mõistmiseks
hübridisatsioon on lähedase energiaga elektronide orbitaalide “kombineerumine” samas aatomis, hübridisatsiooni käigus tekivad uute omadustega ühesugused orbitaalid – elektronid (matemaatiliselt kirjeldatakse lainefunktsioonide kombinatsioonidega) sp-hübridisatsioon, sp2-hübridisatsioon, sp3-hübridisatsioon,agahübridiseeruda võivad ka teised orbitaalid...

59 Vee struktuur hübridiseerunud hapniku orbitaalide arvestamisega

60 CHNO – hübridiseeruvad s- ja p-orbitaalid

61 sp-hübridisatsioon: hübridiseeruvad üks s- ja üks p-orbitaal, tekivad kaks sp-orbitaali, mis asetsevad samal joonel. sp-hübridisatsioon esineb C2H2 molekulides

62 sp2-hübridisatsioon: hübridiseeruvad üks s- ja kaks p-orbitaali, sp2 hübriidorbitaalid asuvad samal tasapinnal, nurk nende vahel on 120º. sp2-hübridisatsioon esineb benseenis, grafiidis,C2H4 jne

63 Benseen – sp2-hübridisatsioon ja konjugeeritud kaksiksidemed

64 sp3-hübridisatsioon: hübridiseeruvad üks s- ja kolm p-orbitaali, hübridiseerunud orbitaalid astsevad tetraeedriliselt. sp3-hübridisatsioon esineb CH4, C2H6, teemandis, H2O, NH3 jne. NB! “jänese kõrvad” Etaan – C2H6

65 C2H4

66 Teemant ja grafiit – sp3 hübridisatsioon teemandis, sp2 hübridisatsioon grafiidis

67

68 Vesiniksidemete võrgustik vees

69