1

โครงสรางและพันธะเคมี

เคมอีินทรีย : การศึกษาสารประกอบของคารบอน

ธาตุสามัญท่ีพบในสารประกอบอินทรีย

2

โครงสรางของอะตอม

e-

Proton and neutron(+)

Electron distribution ???

10-14 – 10-15 m in diameter

~ 2.0 x 10-10 m

Atomic number (Z) = จํานวนโปรตอนในนิวเครียส

Mass number (A) = จํานวนโปรตรอน + จํานวนนิวตรอน= atomic number (Z) + number of neutrons

Isotopes เปนอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันที่มีจํานวนนิวตรอน แตกตางกัน

XAZ

H11 H (D)

21 H (T)

31

Mass Number

Atomic Numberสัญลักษณของธาตุ

3

E = h x νPlanck’s constant (h)h = 6.63 x 10-34 J•s

Planck’s Quantum Theory

อะตอมหรือโมเลกุลจะดูดกลืนหรือปลดปลอยพลังงานเปนชวงคาหนึ่งๆ (quantized)

Quantum คือ จํานวนที่นอยที่สดุของพลังงานที่ดูดกลืนหรือปลดปลอยในรูปของคล่ืนแมเหล็กไฟฟา

Einstein : Photoelectric Effect

hν = KE + BE

Photon is a “particle” of light

KE = hν - BE

4

Line Emission Spectrum of Hydrogen Atoms

5

Bohr’s Model of The Atom

En = -RH( )1n2

n (principal quantum number) = 1,2,3,…

RH (Rydberg constant) = 2.18 x 10-18J

Ephoton = ∆E = Ef - Ei

Ef = -RH ( )1n2

f

Ei = -RH ( )1n2

i

i f∆E = RH ( )1

n21n2

nf = 1

ni = 2

nf = 1

ni = 3

nf = 2

ni = 3

6

Schrodinger’s Wave Equation

สมการที่ใชอธิบายลักษณะที่เปน คลื่นและอนุภาคของ electronWave function (Ψ) อธิบาย:

1. พลังงานของ electron

2. ความเปนไปไดที่พบ electron ในที่วางใน 3 มิติ

Ψ = fn(n, l, ml, ms)

principal quantum number n

ระยะหางของ electron จากนิวเครียส

ความหนาแนนของ electron ใน 1s orbitalลดลงอยางรวดเร็วเม่ือระยะหางจากนิวเครียสเพิ่มขึ้น

บริเวณที่พบelectron หนาแนนถึง 90%

7

angular momentum quantum number lสําหรับคา n ใดๆ, l = 0, 1, 2, 3, … n-1

n = 1, l = 0n = 2, l = 0 or 1

n = 3, l = 0, 1, or 2

รูปรางของปริมาตรในบริเวณที่วางใน 3 มิติที่มี electron

l = 0 s orbitall = 1 p orbitall = 2 d orbitall = 3 f orbital

n=1 n=2 n=3

l = 1 (p orbitals)

l = 2 (d orbitals)

8

magnetic quantum number ml

สําหรับคา l ใดๆml = -l, …., 0, …. +l

ทิศทางการจัดเรียงตัวของ orbital ในที่วาง

if l = 1 (p orbital), ml = -1, 0, or 1if l = 2 (d orbital), ml = -2, -1, 0, 1, or 2

ml = -1 ml = 0 ml = 1

ml = -2 ml = -1 ml = 0 ml = 1 ml = 2

9

Ψ = fn(n, l, ml, ms)

spin quantum number ms

ms = +½ or -½

ms = -½ms = +½

Ψ = fn(n, l, ml, ms)

• Electron แตละตัวในอะตอม ม ีwave function ที่เปนเอกลกัษณ• Pauli exclusion principle - ไมมี Electron 2 ตัวใดๆ ในอะตอมเดียวกัน ที่มี quantum number เหมือนกนัหมด

10

พลังงานออรบิทัลของอะตอมที่มี 1 electron ข้ึนอยูกับ n

n=1

n=2

n=3

n=1 l = 0

n=2 l = 0n=2 l = 1

n=3 l = 0n=3 l = 1

n=3 l = 2

พลังงานออรบิทัลของอะตอมที่มีหลาย electron ขึ้นอยุกับ n และ l

11

“Aufbau principle” : เติม electron ในออรบิทัลท่ีมีพลังงานต่ําสุดกอน

H 1 electron

H 1s1

He 2 electrons

He 1s2

Li 3 electronsLi 1s22s1

Be 4 electronsBe 1s22s2

B 5 electrons

B 1s22s22p1

C 6 electrons? ?

C 6 electrons

การจัดเรียงตัวที่เสถียรท่ีสุดของ electrons อยูในลักษณะที่มี parallel spins มากที่สุด (Hund’s rule).

C 1s22s22p2

N 7 electronsN 1s22s22p3

O 8 electronsO 1s22s22p4

F 9 electronsF 1s22s22p5

Ne 10 electronsNe 1s22s22p6

12

ลําดับการเติม electron ลงในออรบิทัล

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s

Subshell ชั้นนอกสุดท่ีถูกเติมดวย electron