Hoofdstuk 1 Atoombouw. Chemie 5 (2u)

Transcriptie

1 Hoofdstuk 1 Atoombouw Chemie 5 (2u)

2 Atoommodellen Taak atoommodellen: J. Dalton (1808): bolletjes, atoommassa J.J. Thompson (1907): elektronen in pos. massa E. Rutherford (1911): elektronenmantel rond kleine kern met protonen en neutronen N. Bohr (1913): 7 elektronenschillen met 2n² e -, elektronenconfiguratie, atoomspectra, octetregel

3 Emissiespectrum Geisslerlamp met waterstof Prisma => lijnenspectrum H 2 : He: N 2 : Ne:

4 Energieniveau s Zwaartekracht E p = F. h = m. g. h W = F. s = m. g. h m E p = F. r Elektrisch veld Verder van de kern = grotere energie - h = s F r + F

5 Lijnenspectrum waterstof Balmer (zichtbaar) Lymann (UV) Paschen (IR) Zie boek p 8-9: afbeelding

6 Energieniveau s van elektronen Kwantumtheorie (Planck): o vaste energieniveau s elektronen o sprong => vaste energiepakketjes => spectraallijnen Kwantumbanen elektronen (N. Bohr): o 7 schillen: K (1), L (2), M (3), N (4), O (5), P (6), Q (7) o maximum aantal elektronen per schil: 2n² o opvulling vanaf de kern o buitenste schil max. 8 elektr., voorlaatste max. 18

7 Oefening elektronenconfiguraties Elektronenconfiguratie eerste elementen: H He Li Be B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne K L M N Na 12 Mg 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar 19 K 20 Ca Elektronenconfiguratie Na:

8 Atoommodel Sommerfelt (1915) Voorstelling energieniveau elektron in 4 kwantumgetallen (verfijning): o hoofdkwantumgetal = schil (n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) o nevekwantumgetal = subniveau s (l i = 0,,n- 1) (sharp, principal, diffuse, fundamental) o magnetisch kwantumgetal (m i = - l i,,+ l i ) (s, p x, p y, p z, d a, d b, d c, d d, d e, ) o spinkwantumgetal (s i = +½,-½)

9 Volgorde energieniveau s n l i notatie m i notatie s i s² 0 1 s² -½ en +½ s² 0 2 s² -½ en +½ 1 2 p p x ² -½ en +½ 0 2 p y ² -½ en +½ +1 2 p z ² -½ en +½ s² 0 3 s² -½ en +½ 1 3 p p x ² -½ en +½ 0 3 p y ² -½ en +½ +1 3 p z ² -½ en +½ s² 0 4 s² -½ en +½ d d a ² 4 d b ² 4 d c ² 4 d d ² 4 d e ² -½ en +½ -½ en +½ -½ en +½ -½ en +½ -½ en +½

10 Hulpmiddel volgorde energieniveau s s 2 s 2 p 3 s 3 p 3 d 4 s 4 p 4 d 4 f 5 s 5p 5 d 5 f 6 s 6 p 6 d 7 s 7 p

11 Verbodsregel van W. Pauli De elektronen van één atoom moeten minstens één verschillend kwantumgetal hebben. of In eenzelfde atoom kunnen de elektronen zich niet in dezelfde energietoestand bevinden

12 Regel van F. Hund In eenzelfde subniveau bezetten elektronen eerst alle magnetische deelniveau s met eenzelfde parallelle spin voor ze paren met antiparallelle spin vormen Voorbeeld zuurstof (z = 8): 1 s² 2 s² 2 p x ² 2 p x ² 2 p x ²

13 Oefeningen energieniveau s Geef de energieniveau s voor: o Zuurstof O (z = 8) 1 s² 2 s² 2 p x ² 2 p y1 2 p z 1 o Kalium K (z = 19) 1 s² 2 s² 2 p 6 3 s² 2 p 6 4 s 1 o Nikkel Ni (z = 28) 1 s² 2 s² 2 p 6 3 s² 2 p 6 4 s² 3d a ² 3d a ² 3d a ² 3d 1 a 3d 1 a

14 Periodiek systeem s-blok 1 p-blok s 2 s d-blok 2 p 3 s (overgangselementen) 3 p 4 s 3 d 4 p 5 s 4 d 5 p 6 s 5 d 6 p 7 s 4 f 5 f 1 s f-blok (aardmetalen)

15 Oefeningen p. 15 Pas de regel van Hund toe en met pijlen in vakjes en geef de gedetailleerde elektronenconfiguratie voor: C, Mg, Cl, Ca, Fe, Zn en Pb Toon aan: bij de overgangselementen zijn de elektronen met het hoogste energieniveau d-elektronen Toon aan: de eerste 20 elementen kunnen geen overgangselementen zijn.

16 Eigenschappen van golven Trillingsbron in water => golf plant zich voort Voortplantingsrichting trillingsrichting Diffractie van golven door nauwe opening Interferentie bij twee openingen

17 Eigenschappen van golven Voortplanting Diffractie Interferentie Bij twee openingen zullen de divergerende golven elkaar op sommige plaatsen versterken en op andere uitdoven

18 Duaal karakter van licht I. Newton: deeltjes (fotonen) C. Huygens: golven Interferentiepatronen:

19 Golfkarakter van elektronen ( Diffractie en interferentie Elektronenbron

20 Onzekerheidsrelatie van W. Heisenberg (1927) Watergolf: ofwel richting ofwel plaats gekend Elektronen: het is onmogelijk de plaats en de bewegingshoeveelheid (impuls: m.v) van een elektron te kennen

21 Atoomorbitalen (E. Schrödinger 1926) Onzekerheidsrelatie => kans op aantreffen Orbitaal: (grafische) waarschijnlijkheidsverdeling s-orbitalen: bolvormig p-orbitalen: 3 haltervormige (x,y,z-richting) p z -orbitaal s-orbitaal p y - orbitaal p x - orbitaal

22 Atoomorbitalen s-orbitalen: bolvormig p-orbitalen: 3 haltervormige (x,y,z-richting)

23 Oefeningen p. 23 Stel de atoomorbitalen voor van de buitenste schil van: H (1 s 1 ) He (1 s ² ) N (1 s 2 2 s² 2p x1 2p y1 2p z1 ) O (1 s 2 2 s² 2p x2 2p y1 2p z1 ) Cl ((Ne) 10 3 s 2 3p x2 3p y2 3p z1 )