Upload
others
View
8
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
STRUKTURA ATOMA
ideja o atomima
ATOM(beskrajno mali)
Demokrit
460–370 p.n.e.Grčka
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Najsitniji deo elementarne supstance je atom.Atom je nedeljiv.-
Hemijska jedinjenja nastaju spajanjem atoma odgovarajućih elemenata.-
Atomi različitih elemenata imaju različita osobine i različite mase.-
Atomi jedne proste supstance (elementa) imaju iste mase. -
DALTONOVA TEORIJA ATOMA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
J.J. Tompson je našao prirodu zraka koji nastaju električnim pražnjenjem katodnih cijevi.
OTKRIĆE ELEKTRONA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Izmjerio je odnos naelektrisanja elektrona i njegove masee/m=1.76.108 C/g
OTKRIĆE ELEKTRONA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Na osnovu vrijednosti e/m moglo se pretpostaviti da elektron ima ili ogromno naelektrisanje ili izuzetno malu masu. Tačno određivanje
naelektrisanja eksperimentalno je uradio Miliken.
OTKRIĆE ELEKTRONA
Milikenov ogled
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Robert Milikan (Univerzitet u Čikagu) odredio je naelektrisanje naelektronu 1909.
OTKRIĆE ELEKTRONA
Milikenov ogled
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Dobio je različite vrednosti naelektrisanja čestica - celobrojniumnožak od 1,6 x 10-19 C
OTKRIĆE ELEKTRONA
Milikenov ogled
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Masa elektrona
Naelektrisanje elektrona
e = 1,6 x 10-19 C
Specifično naelektrisanje elektrona
m = 9.1094 x 10-31 kg
OTKRIĆE ELEKTRONA
e/m=1.76 x 108 C/g
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
OTKRIĆE RENDGENKIH ZRAKA I RADIOAKTIVNOST
Wilhelm Conrad Röntgen
1845 –1923 Nobelova nagrada za fiziku
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Izazivaju fluorescenciju-
talasna dužina = 10-11 – 10-9 m -
razelektrišu elektroskop-
prolaze kroz materiju-
OTKRIĆE RENDGENSKIH ZRAKA I RADIOAKTIVNOST
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
OTKRIĆE RENDGENKIH ZRAKA I RADIOAKTIVNOST
H. Bekerel
1896 god.Otkriće prirodne radioaktivnosti
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
OTKRIĆE RENDGENKIH ZRAKA I RADIOAKTIVNOST
Marie Curie SklodowskaPierre Curie
1898 god.
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
OTKRIĆE RENDGENKIH ZRAKA I RADIOAKTIVNOST
• Ernest Rutherford otkrio je tri vrste zračenja:
– zraci
– zraci
– zraci
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
X - zraciu magnetnom polju
- zraci
- zraci
- zraci
-zraci (čestice)-pozitivno naelektrisani, jezgra atomahelijuma(He2+)
-zraci (čestice)- negativno naelektrisani (snopelektrona, e-)
-zraci–identični sa X-zracima (manje talasne dužine)
λ = 0,001 – 0,1 nm
OTKRIĆE RENDGENKIH ZRAKA I RADIOAKTIVNOST
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Preovlađujuća teorija (tzv. Tompsonov model) bila je model
„šljiva u pudingu", koji je izneo Tompson
STRUKTURA ATOMA
ATOM, otprilike do 1900 god.
U njemu je prikazana pozitivna sfera materije sa negativnim
elektronima
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Tomsonov učenik Raderford: + i –naelektrisanje u atomu nijeravnomerno rasporedjeno
STRUKTURA ATOMA
RATHERFORDOV EKSPERIMENAT
Na listić zlata usmerio je snop -čestica
Posmatrao je pravac prolaska -zraka na fluorescentnom zastoru
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Pošto su neke čestice odbijale podvelikim uglovima, Tompsonovmodel nije mogao biti tačan.
STRUKTURA ATOMA
RATHERFORDOV EKSPERIMENAT
Kada bi atom bio čvrst po celojzapremini, nijedna –čestica ne biprošla kroz metalni listić bez skretanja
Masa atoma metalnog listića nalazi se uvrlo maloj zapremini atoma -
JEZGRO ATOMA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Protone je otkrio Ratherford 1919. godine
STRUKTURA ATOMA
Ostale subatomske čestice
Neutrone je otkrio James Chadvick 1932. godine.
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Protoni i elektroni su jedine čestice koje imajunaelektrisanje.
STRUKTURA ATOMA
Subatomske čestice
Protoni i neutroni su u suštini iste mase.
Masa elektrona je toliko mala da ga ignorišemo.
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Simboli elemenata su pretstavljeni sa jednim ili dva slova.
STRUKTURA ATOMA
Simboli elemenata
C12
6Simbol elementa
Atomski broj (broj protonaili elektrona)
Maseni broj (broj protona plus neutrona)
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Svi atomi istog elementa imaju isti broj protona:
atomski broj (Z)
STRUKTURA ATOMA
Atomski broj
C12
6Simbol elementa
Atomski broj (broj protonaili elektrona)
Maseni broj (broj protona plus neutrona)
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Masa atoma u jedinicama atomske mase (amu) je ukupan broj protona i neutrona u atomu.
STRUKTURA ATOMA
Maseni broj
C12
6Simbol elementa
Atomski broj (broj protonaili elektrona)
Maseni broj (broj protona plus neutrona)
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Izotopi su atomi istog elementa različitih masa.
STRUKTURA ATOMA
Izotopi
Izotopi imaju različit broj neutrona.
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Izotopi su atomi istog elementa različitih masa.
STRUKTURA ATOMA
Izotopi
Izotopi imaju različit broj neutrona.
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Atomske i molekulske mase se mogu izmeriti sa velikom preciznošću sa masenim
spektrometrom.
STRUKTURA ATOMA
Atomska masa
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Zato što u stvarnom svetu koristimo velike količine atoma i molekula, koristimo prosječne mase u
proračunama (relativne atomske mase)
STRUKTURA ATOMA
Relativna atomska masa
Otkriće izotopa objašnjava zašto relativne atomske mase nijesu cijeli brojevi.
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
U prirodi kiseonik se javlja u obliku tri izotopa:
Ar %16O 15,99491 99,75917O 16,99913 0,03718O 17,99916 0,204
Izračunati Ar?
Ar(O) = 0,99759.15,99491 + 0,00037.16,99913 +
0,00204.17,99916 = 15,99937
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMA
Ervin Schrodinger
22
2 2
8
dh EVm dx
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMAn-glavni kvantni broj
n=1 2x12 = 2x1 = 2n=2 2x22 = 2x4 = 8n=3 2x32 = 2x9 = 18n=4 2x42 = 2x16 = 32
n=1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
Maksimalan broj elektrona u energetskom nivou je = 2n2
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMAl-sporedni kvantni broj
l=0..........n-1
Zbog efekta zaklanjanja - podnivou u okviru jednog nivoa imaju različite vrednosti energije
Vrijednost l 0 1 2 3
Orbitale s p d f
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMAm-magnetni kvantni broj
m=-l.......0.....+l
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
1s
2s
2p3s
3p4s3d
4p5s4d
5p4f0
E
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMA
s < p < d < f
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMAorbitale
s-orbitala
Vrednost l = 0.
Imaju oblik sfere.
Radijus sfere se povećava s povećanjem vrednosti n.
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMAorbitale
p-orbitalae
Vrednost l = 1.
Imaju oblik izduženih osmica.
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMAorbitale
d-orbitalae
Vrednost l = 2.
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMAs-spinski kvantni broj
Određuje smjer okretanja elektrona oko sopstvene ose
s=+1/2, -1/2
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMAs-spinski kvantni broj
Pulijev princip isključenja
Ni dva elektrona u istom atomu ne mogu imati istu energiju.
Ni dva elektrona u istom atomu ne mogu imati identične skupove kvantnih brojeva..
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMA
Nivo n 1 2 3
Podnivo l
Orbitala ml
Spin ms
0 0
0 0 1 0 -1 0 1 0 -1 2 1 0 -1 -2
2101
= +1/2
= -1/2
Dozvoljeni skupovi kvantnih brojeva za elektrone u atomima
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMA
Nivo n 1 2 3
Podnivo l
Orbitala ml
Spin ms
0 0
0 0 1 0 -1 0 1 0 -1 2 1 0 -1 -2
2101
= +1/2
= -1/2
Dozvoljeni skupovi kvantnih brojeva za elektrone u atomima
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMA
Nivo n 1 2 3
Podnivo l
Orbitala ml
Spin ms
0 0
0 0 1 0 -1 0 1 0 -1 2 1 0 -1 -2
2101
= +1/2
= -1/2
Dozvoljeni skupovi kvantnih brojeva za elektrone u atomima
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJAOPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMA
Nivo n 1 2 3
Podnivo l
Orbitala ml
Spin ms
0 0
0 0 1 0 -1 0 1 0 -1 2 1 0 -1 -2
2101
= +1/2
= -1/2
Dozvoljeni skupovi kvantnih brojeva za elektrone u atomima
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJAOPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMA
Nivo n 1 2 3
Podnivo l
Orbitala ml
Spin ms
0 0
0 0 1 0 -1 0 1 0 -1 2 1 0 -1 -2
2101
= +1/2
= -1/2
Dozvoljeni skupovi kvantnih brojeva za elektrone u atomima
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMAOrbitalni dijagrami
Svaka kockica predstavlja jednu orbitalu.
Polu-strelice predstavljaju elektrone.
Pravac strelice predstavlja rotaciju elektrona.
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMA
Hundovo pravilo (pravilo maksimalnog multipliciteta)
Kako se popunjavaju elektronima orbitale iste energije (degenerisane orbitale, ista vrednost n i l)?
Degenerisane orbitale se popunjavaju tako da imamo maksimalan broj
nesparenih elektrona
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
1s 2s 2p
1s 2s 2p
Energetski nepovoljnoatom - nestabilan
Energetski povoljnoatom - stabilan
6C
6C
POPUNJAVANJE ATOMSKIH ORBITALA ELEKTRONIMA
Hundovo pravilo (pravilo maksimalnog multipliciteta)
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
ELEKTRONSKE KONFIGURACIJE
1H 1s1
2He 1s2
3Li 1s2 2s1
4Be 1s2 2s2
5B 1s2 2s22p1
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
ELEKTRONSKE KONFIGURACIJE
6C 1s2 2s2 2p2
7N 1s2 2s2 2p3
8O 1s2 2s2 2p4
9F 1s2 2s2 2p5
10Ne 1s2 2s2 2p6
16S 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p 6d
7s 7p
početak
ELEKTRONSKE KONFIGURACIJEŠema popunjavanja atomskih orbitala
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
ELEKTRONSKE KONFIGURACIJEŠema popunjavanja atomskih orbitala
4s – orbitala
n = 4 l = 0
n + l = 4 + 0 = 4
3d – orbitala
n = 3 l = 2
n + l = 3 + 2 = 5
Energetski nivo 4s orbitale je niži od nivoa 3d
4s < 3d 5s < 4d 6s < 5d 7s < 6d
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
ELEKTRONSKE KONFIGURACIJEŠema popunjavanja atomskih orbitala
Energetski nivo 4s orbitale je niži od nivoa 3d
4s < 3d 5s < 4d 6s < 5d 7s < 6d
20Ca 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d2
20Ca 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s2
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
ELEKTRONSKE KONFIGURACIJEŠema popunjavanja atomskih orbitala
Energetski nivo 4s orbitale je niži od nivoa 3d
4s < 3d 5s < 4d 6s < 5d 7s < 6d
Po dogovoru piše se 3d 4s
27Co 1s2 2s22p6 3s23p6 3d7 4s2
Co2+ 1s2 2s22p6 3s23p6 3d7
-2e-
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
ELEKTRONSKE KONFIGURACIJEPeriodni sistem elemenata
Popunjavamo orbitale u rastućem redosledu energije.
Različiti blokovi u PSE odgovaraju različitim vrstama orbitala
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
24Cr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4 4s2
4s 3d
24Cr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1
4s 3d
ELEKTRONSKE KONFIGURACIJE
Elementi kod kojih ne dolazi do normalnog popunjavanja atomskih orbitala
24Cr 29Cu (Ag, Au, Mo)
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Ako se neki element nalazi u četvrtoj periodi i drugoj grupi koji je njegov redni broj?
20
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA