De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Elektronenmantel Sommerfeld+ golfmechanisch model NANO 3 (p.53 ev.)

Verwante presentaties


Presentatie over: "Elektronenmantel Sommerfeld+ golfmechanisch model NANO 3 (p.53 ev.)"— Transcript van de presentatie:

1 Elektronenmantel Sommerfeld+ golfmechanisch model NANO 3 (p.53 ev.)

2 Magnetische niveaus • In magnetisch veld opsplitsing van s-,p-, d- en f- subniveau in resp. 1, 3, 5 en 7 ‘magnetische’ niveaus met dezelfde energie-inhoud. • In ieder magnetisch niveau: maximaal 2 elektronen

3 De spin van een elektron (1912) p.55 ( maximaal 2 elektronen per magnetisch niveau) In wijzerzin spin down  In tegenwijzerzin spin up     doublet = elektronenpaar  ongepaard elektron Negatieve ladingen stoten elkaar af Een extra magnetische kracht compenseert echter die afstotingskracht elektronen draaien (tollen – to spin) rond hun eigen as: Hierdoor ontstaan kleine magneetjes

4 • atoommodellen, met elektronen op banen rond de kern, : voldoen om tal van eigenschappen te verklaren emissiespectra, analoge eigenschappen, max. aantal bindingspartners Maar.... Bewegende elektrische ladingen = elektrische stroom? Schijfvormige atomen i.p.v. bollen? Ruimtelijke ordening van bindingspartners rond een atoom in een molecule •Daarom … is een verdere verfijning van atoommodel nodig Het golfmechanisch atoommodel p.57

5 dualiteitsprincipe Louis de Broglie (1924): dualiteitsprincipe een bewegend elektron heeft • een deeltjeskarakter én • een golfkarakter gekenmerkt door • een bepaalde golflengte en • een bepaalde snelheid. Door combinatie van de wetten van Einstein (E=m.c²) en Planck (E=h.f) met het verband tussen golflengte en frequentie (v=.f) ‘de Broglierelatie’:

6 De Broglie (1924) •Elektronen vertonen (net zoals licht) zowel een deeltjes als een golfkarakter • Experiment met cd en laserlicht

7 Energie van licht wet van Planck : E = h.f = h.c λ De energie is omgekeerd evenredig met golflengte (λ) De energie is recht evenredig met frequentie (f) • blauw licht grotere energieinhoud dan rood licht Planck E (a) < E (b) (h = 6, J.s)

8 Werner Heisenberg (1926): onzekerheidsbeginsel Om de beweging van een elektron in een atoom zo exact mogelijk te kunnen beschrijven, moet op elk ogenblik gelijktijdig de plaats en de snelheid van het elektron in het atoom gekend zijn. Heisenberg stelt in zijn beginsel dat dit niet mogelijk is! De fout op de plaats vermenigvuldigd met de fout op de impuls is een constante.

9 Vanuit deze nieuwe inzichten kon het elektron • niet langer beschouwd worden als een deeltje in een baan rond de kern maar • als een negatieve ladingswolk, driedimensioneel uitgesmeerd rond die kern. • Hierdoor afbakening binnen het atoom van een onzekerheidsband in plaats van een elektronenbaan voor het elektron. Bohrse baan Onzekerheidsband golftoestand van elektron

10 Erwin Schrödinger : ontwikkeling van de zogenaamde golfmechanica of kwantummechanica : voor de wiskundefreaks: zie

11 Schrödinger (1927) •Een kansberekening (plaats waar elektronen zich kunnen bevinden.) •Stippendiagram •Orbitaal als ruimte waar een grote kans is elektronen aan te treffen •s-orbitaal, p-orbitaal, (d-orbitaal f-orbitaal) •D:\Chemieprogramma's\AtomosD:\Chemieprogramma's\Atomos •D:\Chemieprogramma's\Orbital ViewerD:\Chemieprogramma's\Orbital Viewer

12 Met schrödingervergelijking kon de waarschijnlijkheid berekend worden om een elektron op een bepaalde plaats rond de atoomkern aan te treffen. Schrödinger bakende zo gebieden af met 90% kans een elektron aan te treffen. Deze trefkansgebieden noemde hij orbitalen. Een orbitaal is het ‘denkbeeldige’ gebied waarbinnen de waarschijnlijkheid om een elektron aan te treffen 90% is.

13 Elke orbitaal heeft een typische vorm of oriëntatie in de ruimte rond de kern s-orbitaal: bolvormig : slechts één oriëntatie: geen opsplitsing p-orbitaal: haltervormig: knooppunt in atoomkern 3 oriëntaties in magnetisch veld : px, py en pz d-orbitalen: ingewikkelde vormen : 5 oriëntaties f-orbitalen : ingewikkelde vormen : 7 oriëntaties een bepaalde grootte : een s-orbitaal van de K-schil is kleiner dan een s-orbitaal van de L-schil : 1s < 2s

14 Op volgende site kan je AVI-filmpjes bekijken van de 3D-structuren van bovenstaande orbitalen :

15 Opdracht: Teken de elektronenwolk van een Ne-atoom volgens Bohr, volgens Sommerfeld en volgens de golfmechanica. Gebruik verschillende kleuren om de verschillende onderdelen te tekenen. Benoem die onderdelen in de overeenkomstige kleur. 10 Ne 2s 1s 2p y 2p x 2p z golfmechanisch model L K Bohr KL 10 Ne 2 8 1s 2s 2p Sommerfeld K L 10 Ne 1s 2 2s 2 2p 6

16 ENERGIENIVEAUS – ELEKTRONENCONFIGURATIES p.60 Elektronenconfiguratie = vertaling van atoommodel in symbolische voorstelling van de verdeling van de elektronen over • de schillen • de subniveaus • de orbitalen Dit elektron bevindt zich meestal (90% kans) • op de 2de schil (L-schil) • in een p-subniveau • in een 2p y -orbitaal (geörienteerd volgens de y-as) • met een spin up   7 N : 1s² 2s² 2p³    2p x 2p y 2p z

17 SYMBOLISCHE VOORSTELLING VAN DE ELEKTRONENCONFIGURATIE Werkwijze • Orbitaal voorgesteld als code bvb. 1s 2  1ste cijfer : hoofdniveau (schil)  de letter : subniveau (orbitaaltype )  2de cijfer : aantal elektronen in orbitaal Bvb. 11 Na : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 • Iedere orbitaal (magnetisch niveau) voorgesteld door een vakje, met één of twee pijltjes (elektronen) : 2 gepaarde elektronen in een orbitaal hebben tegengestelde spin: pijltjes in tegengestelde zin!    1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 11 Na

18 Opvulling van de energieniveaus Regel van de minimale energie • e - in grondtoestand steeds laagst mogelijk energieniveau • eerst opvulling orbitalen met lagere energie-inhoud, dan pas aanvulling orbitalen met hogere energie-inhoud • memotechnisch middeltje: diagonaalregel (vanuit berekening energieën) Energie Rangschikking van de schillen (links) en van de subniveaus (rechts) tot en met schilnummer 4 volgens energie-inhoud. Hieruit kan de volgorde van opvullen van de subniveaus worden afgeleid:1s  2s  2p  3s  3p  4s  3d  4p  5s  4d  5p  6s  …

19 Webelements elektronenconfiguratie

20 Spreidingsregel van HUND • te bezetten subniveau met laagste energie-inhoud: steeds maximaal aantal ongepaarde elektronen • elektronen in eenzelfde subniveau: ongepaard, tenzij niet anders kan • in magnetische niveaus in een subniveau: eerst 1 elektron, en dan pas doubletvorming • ongepaarde elektronen steeds dezelfde spin (spin up  ) •Bvb. 6 C C: 1s² 2s² 2p² NIET 1s² 2s² 2p²  

21 Verbodsregel van PAULI • In éénzelfde atoom kunnen geen twee dezelfde elektronen gevonden worden • Elektronen verschillen in minstens één van de vier karakteristieken:  hoofdniveau  subniveau  magnetisch niveau (orbitaal)  spin • Dus maximaal 2 elektronen in één orbitaal • 2 elektronen in eenzelfde orbitaal hebben dus steeds een verschillende spintoestand; ze vormen een doublet of gepaarde elektronen

22 Stabiliteitsregels • Bepaalde elektronenconfiguraties geven extra stabiliteit  de edelgasconfiguratie: ns 2 np 6 (octet) (een zeer stabiele configuratie)  een volledig bezet subniveau: een toestand d 10 is stabieler dan een toestand d 9  een halfbezet subniveau:een toestand d 5 is stabieler dan een toestand d 4 of d 6 • Enkele voorbeelden :  42 Mo:  36 Kr 5s 1 4d 5 twee halfbezette subniveaus i.p.v  36 Kr 5s 2 4d 4  43 Tc:  36 Kr 5s 2 4d 5 een volledig bezet en een halfbezet subniveau  46 Pd :  36 Kr 4d 10 volzet subniveau i.p.v.  36 Kr 5s 2 4d 8 Opmerking: Soms gebruikt men bij het noteren van elektronenconfiguraties een vereenvoudigde notatiewijze (zie bovenstaande voorbeelden). Men noteert daarbij tussen rechthoekige haakjes het symbool van het voorafgaandelijk edelgas gevolgd door de normale notatiewijze voor de overige bezette orbitalen! Voorbeeld : 20 Ca :  18 Ar 4s 2.

23 Een aantal interessante websites in verband met de elektronenconfiguraties •Quicktime moviefile :werkwijze voor het opstellen van de elektronenconfiguratie in beeld (Engels) 3_ElectronConfig.MOV • Opbouwprincipe (door willekeurig ergens op het scherm te klikken), vertrekkende bij het waterstofatoom: • Interactieve periodieke systemen (PSE) elektronenconfiguratie met eventuele eigenschappen en dergelijke. Een paar voorbeelden hiervan: De laatste 2 geven een overzicht van wat er rond dit onderwerp op het web te vinden is.

24 Opgaven 1 De elektronenconfiguratie van vanadium (V). A Schrijf de voorstelling van de elektronenconfiguratie in symbolentaal B Teken daaronder de voorstelling van de elektronenconfiguratie via het vakjesdiagram en nummer de elektronen volgens volgorde van opvulling K L M N 23 V s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 4s 2      1,2 3, 4 5, 8 6, 9 7,10 11,12 13,16 14,17 15, ,20

25 2.De elektronenconfiguratie van magnesium in symbolentaal 3.De elektronenconfiguratie van argon in symbolentaal 4.De elektronenconfiguratie van ijzer in symbolentaal De beknopte elektronenconfiguratie van ijzer in symbolentaal 3.De beknopte elektronenconfiguratie van palladium in symbolentaal 12 Mg: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 18 Ar: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 26 Fe: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 26 Fe :  18 Ar 4s 2 3d 6 46 Pd :  36 Kr 4d 10

26 6. De beknopte elektronenconfiguratie van chroom in symbolentaal 7. De beknopte elektronenconfiguratie van zilver in symbolentaal 24 Cr :  18 Ar 4s 1 3d 5 47 Ag :  36 Kr 5s 1 4d 10

27 Overzicht van de elektronenconfiguratie van de atomen in de grondtoestand Zie boek p.63

28 2.3 VERBAND ELEKTRONENCONFIGURATIE EN OPBOUW VAN HET PERIODIEK SYSTEEM • Rangschikking van elementen volgens  stijgend atoomnummer  stijgend aantal protonen • Chemisch gedrag van de elementen hangt af van  aantal elektronen van buitenste schil • Elementen met eenzelfde aantal valentie-elektronen hebben analoge eigenschappen • Hierdoor :  indeling volgens massa en eigenschappen =  indeling volgens elektronenconfiguratie Dimitri Mendelejev ( ) vereeuwigd op een Russische postzegel


Download ppt "Elektronenmantel Sommerfeld+ golfmechanisch model NANO 3 (p.53 ev.)"

Verwante presentaties


Ads door Google