Kvantový model atómu

Kód ITMS projektu: 26110130519Gymnázium Pavla Jozefa Šafárika – moderná škola tretieho tisícročia

Vzdelávacia oblasť: Človek a príroda

Predmet Fyzika

Ročník, triedy: VIII.OA

Tematický celok: Základy fyziky mikrosveta

Vypracoval: RNDr. Marián Koreň

Dátum: 7.1.2013

Obsah• Vrstvový model• Hlavné kvantové číslo• Sommerfeldova teória• Vedľajšie kvantové číslo• Vedľajšie kvantové číslo• Štiepenie spektrálnych čiar v magnetickom poli

• Magnetické kvantové číslo

• Jemná štruktúra - spin

• Pauliho princíp

• Hundovo pravidlo

• Použité zdroje

2

Vrstvový model atómu

3

elektrón

vlna častica

Elektrón sa môže v atóme vyskytovať v rôznych stavoch s presne danou energiou, ktorú určujú 4 kvantové čísla:

n – hlavné l - orbitálovém – magnetické s - spinové

Hlavné kvantové číslo

4

Nadobúda len hodnoty: n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

n = 1 označujeme Kn = 2 označujeme Ln = 3 označujeme Mn = 4 označujeme Nn = 5 označujeme On = 6 označujeme Pn = 7 označujeme Q

Hlavné kvantové číslo n určuje energiu orbitálu

Sommerfeldova teória

5

Spektrálne čiary v atóme vodíka nie sú jednoduché

- skladajú sa niekoľkých čiar ležiacich tesne pri sebe Hladiny elektrónov nie sú

jednoduché – štiepia sa na viac energeticky veľmi blízkych hladín

Vysvetlenie – teória eliptických dráh elektrónov.Tvar elipsy charakterizuje vedľajšie orbitálové kvantové číslo l

Vedľajšie kvantové číslo

6

Vedľajšie kvantové číslo l určuje tvar hlavnej vrstvy.l môže nadobúdať hodnoty od 0 po n–1

Napr: ak n = 1, l môže nadobúdnúť len jednu hodnotu: l = 0

ak n = 2,l ,môže nadobúdať päť hodnôt: l = 0, 1

ak n = 5, l môže nadobúdať päť hodnôt: l = 0, 1, 2, 3, 4

7

Vedľajšie kvantové číslo

Vedľajšie kvantové číslo l charakterizuje energetické hladiny - orbitály

Číslu l = 0 je priradený orbitál s označením sčíslu l = 1 s označením pčíslu l = 2 s označením dčíslu l = 3 s označením f . . .

Štiepenie spektrálnych čiar v magnetickom poli

8

Spektrálne čiary spektra svietiaceho plynu sa štiepia v magnetickom poli – v magnetickom poli sa hladiny energie elektrónov v atóme musia štiepiť.

Vplyvom vonkajšieho magnetického poľa vzniká stočenie dráhy elektrónu. Toto stočenie je charakterizované magnetickým kvantovým číslom m.

Magnetické kvantové číslo

9

Magnetické kvantové číslo môže nadobúdať hodnoty:

m = 0, 1, 2, ... lEnergia elektrónu, ktorý sa pohybuje vo vonkajšom magnetickom poli, závisí aj od veľkosti magnetického kvantového čísla m

Napr. Vedľajšiemu kvantovému číslu l = 2 prislúchajú magnetické kvantové čísla m = -2, -1, 0, +1, +2

Spolu je to pre každé l vždy 2l+1 hodnôt

Jemná štruktúra - spin

10

Experimenty ukazujú, že štiepenie čiar atómových spektier nastáva aj bez prítomnosti magnetického poľa.

Vzniká rozštiepenie na dve, tri aj viac zložiek - Dublety, triplety a multiplety – jemná štruktúra

Vysvetlenie – elektrón má ešte vlastný spin

Pauliho princíp

11

Spinové kvantové číslo nadobúda len dve hodnoty

s = 1/2

Pauliho princíp:Dráha elektrónu určená tromi kvantovými číslami n, m, l môže obsahovať len dva elektróny s rozdielnymi spinmi.

Hundovo pravidlo

12

Hundovo pravidlo

Stavy s rovnakou energiou sa obsadzujú najprv po jednom elektróne (nespárené elektróny), až potom sa dopĺňajú druhým.

Úloha:Zapíšte kvantovými číslami elektróny v daných orbitáloch: 4d, 6f, 1s, 3dy

Použité zdroje

13

Doplnok k učivu fyziky pre 4. ročník gymnázia, Jozef Fuka, SPN Bratislava 1976http://www.observatory.cz/news/pump.php?pda=1&article=rydbergovy-atomy-simuluji-trojanske-asteroidyhttp://obrazky.superia.cz/veda/model_atomu.php