Extras din curs
Legaturi chimice
1.1 Proprietati ale orbitalilor atomici
Prin experimentele de împrastiere a particulelor (atomi de heliu
dublu ionizati) pe atomii din foli subtiri metalice, Rutherford a ajuns
la concluzia ca aproape toata masa unui atom este concentrata într-un
nucleu pozitiv cu dimensiuni foarte mici (v 10 14 m), în jurul caruia se
misca electronii, pe orbite cu raze de ordinul a 10 10 m:
Legile mecanicii clasice aplicate electronilor ce se misca în jurul nu-
cleului a…rma ca energia acestora va … emisa într-un interval de timp de
ordinul a 10 10 s si ca ei vor cadea pe nucleu. Aceasta a…rmatie con-
travine realitatii, fapt care l-a determinat în 1913 pe Bohr sa emita o
noua teorie. El a postulat:
1. În locul unei in…nitati de orbite care sunt permise de mecanica
clasica, electronii se pot a‡a numai pe anumite orbite, numite orbite
stationare, unde energia electronului ia valori bine determinate E1; E2; :::;En:::
2. Când are loc trecerea unui electron de pe orbita stationara n1 pe
orbita stationara n2 este emis sau absorbit un foton cu frecventa
Pornind de la aceste postulate Bhor a putut explica spectrele atomilor
si ionilor cu un singur electron. Pentru atomii cu mai multi electroni
teoria nu a putut … aplicata.
Continuarea eforturilor de întelegere a structurii atomice a materiei
s-a concretizat în constructia mecanicii cuantice de catre Schrödinger si
Heisemberg. Ecuatia fundamentala a mecanicii cuantice poarta numele
de Schrödinger si are forma atemporala
H = E (1.3)
unde H este operatorul Hamiltonian, E este energia, iar este functia
de unda. Aceasta ecuatie permite determinarea energiilor electronilor
în atomi precum si distributia spatiala a acestora fata de nucleu. Desi
ecuatia pare simpla ea este una destul de complicata deoarece operatorul
H este format din termeni ce caracterizeaza energia cinetica si potentiala
a electronilor iar este o cantitate dependenta de pozitie.
Max Born a fost cel care a dat interpretarea unanim acceptata si
astazi pentru functia de unda . El a considerat ca este o amplitudine
de probabilitate astfel ca ( este conjugata lui ) da densitatea de
probabilitate ca electronul sa …e localizat într-o anumita pozitie. Pen-
tru atomul de hidrogen prin rezolvarea ecuatiei Schrödinger, rezulta ca
functia de unda poate … caracterizata cu ajutorul a trei parametri (nu-
mere cuantice). Functia de unda care descrie starea stationara a unui
electron poarta numele de orbital. Energia electronului este:
unde me este masa electronului, e este sarcina acestuia iar n este un
numar întreg care ia valorile 1; 2; 3::: Acest numar întreg poarta numele
de numar cuantic principal si caracterizeaza energia atomului de hidrogen
El este primul dintre numerele cuantice care caracterizeaza functia de
unda. Al doilea parametru este numarul cuantic orbital l, care cuanti…ca
marimea momentului cinetic si determina distributia densitatii de sarcina
în spatiu. El depinde de n si poate lua valorile: l = 1; 2; :::; n 1:
Orbitalul pentru care l = 0 poarta numele de orbital s, orbitalul pentru
care l = 1 poarta numele de orbital p, orbitalul pentru care l = 2 poarta
numele de orbital d: Valorile pe care le poate lua p moamentul cinetic sunt
l (l + 1)~. Directia momentului cinetic este cuanti…cata cu ajutorul
numarului magnetic m care poate lua 2l + 1 valori: m = l: l +
1; :::0; :::l 1; l: Cuanti…carea directei momentului cinetic se face prin
cuanti…carea proiectiei acestuia pe axa Oz. Valorile pe care le poate lua
aceasta proiectie sunt m~: El poarta acest nume deoarece electronul în
miscare este similar unei bucle de curent care este caracterizata de un
moment magnetic orientat. În consecinta, miscarea electronului poate …
in‡uentata de un câmp magnetic. În absenta cîmpului magnetic numarul
cuantic m nu intervine în expresia energiei electronului. Axa Oz se alege
de obicei ca axa dupa care este orientat un câmp magentic extern. În
acest caz energia de interactie dintre momentul magnetic al electronului
datorat miscaarii orbitale si câmpul magnetic este mBB, unde B =
9; 27 1024 Am2.
Preview document
Conținut arhivă zip
- c1.pdf
- c2.pdf
- c3.pdf
- c4.pdf
- c5.pdf