ว 30131 เคมีพื้นฐาน โครงสร้างอะตอม

3 . โครงสร�างอะตอม ชุ ดที่�� อ ศราวุ ที่ธ แสงอ ไร

วุวุ 30131 30131 เคม�พื้��นเคม�พื้��นฐานฐาน

โครงสร�างอะตอมโครงสร�างอะตอมQuantum Number

1

นายศราวุ ที่ธ แสงอ ไร นายศราวุ ที่ธ แสงอ ไร คร�วุ ชุาการสาขาเคม� โรงเร�ยนมหิ ดลวุ ที่ยาน สรณ์&คร�วุ ชุาการสาขาเคม� โรงเร�ยนมหิ ดลวุ ที่ยาน สรณ์&


2

Quantum Number


3Principle Quantum Number(n)


4Orbital Angular Momentum (l)


5Magnetic Quantum Number (ml)


6

Spin Quantum Number (ms)


7

http://www.chemistrycoach.com/quantum.htm

The Quantum Number




8


9


10Another diagram of 2p orbitals

Note that there are three different configurations corresponding to m = -1, 0, 1


113d Orbitals

Now there are five different configurations corresponding to m = -2, -1, 0, 1, 2


124f Orbitals

There are seven different configurations corresponding to m = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3


13

2

1

3dn=

3

There are

n2

orbitals in the nth SHELL

Boundary surfaces for all orbitals of the n = 1, n = 2 and n = 3 shells


14


15

1. State the four quantum numbers and the vvvvvv vvvv vvv vvvvv. 2. Name the orbitals described by thevvvvvvvvv vvvvvvv vvvvvvv

3 0a. n = , L = 3 1b. n = , L = 3 2c. n = , L = 5 0d. n = , L =

3. Give the n and L values for the following vvvvvvvv

1a. s 3b. s 2c. p . 4d d 5e. f

Questions


16

4. Place the following orbitals in order of increasingener gy:

1 , 3 , 4 , 6 , 3 , 4 , 3 , 7 ,s s s s d f p s 5 , 5d p

5. What and the possible mL values for thef ol l owi ng t ypes of or bi t al s? v. v. v. v.


17

6. How many possible orbitals are there for n=

4a. 10b. 7. How many electrons can inhabit all of the n=4 orbitals? 8. (Tabulate all of the possible orbitals by vvv vvvv vvv vvvvv , .. 4 ) = 4 vvvvvvv vvvvv vvvvvv vvvv vvvvvvvv. 9. Write electron configurations for the followingat oms:

v. vv. c. N d. F vv.


18Answers

1. n may be any integer -L may be any integer from 0 to n1

- mLmay be any i nt eger f r om L t o +L -12 12mS may be either + / or /

2. . 3 . 3 . 3 5d. s


19 3. Give the n and L values for the following orbitals . 1a s

3b. s . 2 . 4d d . 5e f 4. Place the following orbitals in order of increasing

energy: 1 3 4 6 3 4 3 7 5 5s, s, s, s, d, f, p, s, d, p

5. What and the possible mL values for the following typesof or bi t al s?

v. v. c. d v. 6. How many possible orbitals are there for n =

v4 10 7 4. How many electrons can inhabit all of the n=

orbitals?


20Electron configuration


21Aufbau principle การจั+ดเร�ยงอ เล,กตรอนตามระด+บพื้ล+งงานย.อย (Energy

sublevel) โดยม�อ เล,กตรอนหิม นเวุ�ยนในระด+บพื้ล+งงานย.อยหิลายร�ปแบบ ซึ่2�งเร�ยกวุ.าออร&บ ต+ล (Orbital) แต.ละออร&บ ต+ลจัะม�อ เล,กตรอนได� 2 ต+วุ

ระด+บพื้ล+งงานย.อยค�อ s = sharp p = principal d = diffuse f =fundamental

ซึ่2�งระด+บพื้ล+งงานย.อย s ม� 1 ออร&บ ต+ล จั2งม�อ เล,กตรอนไม.เก น 2 ต+วุ p ม� 3 ออร&บ ต+ล จั2งม�อ เล,กตรอนไม.เก น 6 ต+วุ d ม� 5 ออร&บ ต+ล จั2งม�อ เล,กตรอนไม.เก น 10

ต+วุ f ม� 7 ออร&บ ต+ล จั2งม�อ เล,กตรอนไม.เก น 14

ต+วุ


22

ใชุ�หิล+กของเพื้าล� ในการบรรจั vvvvvvv ลงใน vvvvvvv เข�ยนแที่น vvvvvvvv ด�วุย (ส3าหิร+บ vvvv ข2�น )และ (ส3าหิร+บ vvvv ลง )ด+งน+�นถ้�าม� vvvvvvvv อย�.เต,มจัะเข�ยนแที่นด�วุย เร�ยกวุ.า อ เล,กตรอนค�. (pairedel ectron) ถ้�าม� vvvvvvvv เพื้�ยง 1 electron น ยมเข�ยน vvvv ข2�น เร�ยกวุ.า อ เล,กตรอนเด��ยวุ (unpairelectron)


23

การบรรจั electron ลงใน orbital ใหิ�บรรจั ใน orbital ที่��ม�พื้ล+งงานต3�าที่��ส ดที่��ย+งวุ.างอย�.ก.อน

ถ้�าม� orbital ที่��ม�ระด+บพื้ล+งงานเที่.าก+นมากกวุ.า 1ข2�นไป ( เชุ.น p orbital, d orbital) การบรรจั el

ectron จัะอาศ+ยกฏของฮุ นด& (Hund’s rule) ซึ่2�งกล.าวุไวุ�วุ.า การบรรจั “ electron ใน orbital ที่��ม�ระด+บพื้ล+งงานเที่.าก+น (degenerate orbital )จัะบรรจั ในล+กษณ์ะที่��ที่3าใหิ�ม� electron เด��ยวุมากที่��ส ดเที่.าที่��จัะมากได�”


24

ถ้�าทุ�กๆ orbital ในระดั�บพลั�งงานเดั�ยวก�นมี� electron บรรจุ�อย��เต็�มี ( 2 electron ต็�อ 1 orbital ) เร�ยกว�า การบรรจุ�เต็�มี ((((((( (((((((((((((( แต็�ถ้�าทุ�ก orbital มี� (((((((( อย��เพ�ยงคร!"งเดั�ยว เร�ยกว�าการบรรจุ�คร!"ง - (half filledconfiguration) อะต็อมีทุ�"มี�การจุ�ดัเร�ยง electron แบบบรรจุ�เต็�มีหร%อบรรจุ�คร!"ง มี�กจุะมี�เสถ้�ยรภาพมีากกว�า (((( ทุ�"มี�การจุ�ดัเร�ยง electron แบบอ%"นๆ เช่�น 23 เสถ้�ยรกว�า 2p4 , 35 เสถ้�ยรกว�า 3d4 ( 3d 10 เสถ้�ยรกว�า 3d9 แต็�การบรรจุ�แบบเต็�มีจุะเสถ้�ยรกว�าการบรรจุ�แบบคร!"ง (การบรรจุ�แบบเต็�มี( แบบคร!"งน�)มี��งเน�นทุ�" ((((((( (((((((( แลัะช่�)นทุ�"ถ้�ดัลังมีาเทุ�าน�)น ดั�งน�)น การจุ�ดัเร�ยง electron ของ (( จุ!งเป็,นแบบ 12 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5


25


26


27Electron configuration

พาราแมีกเนต็-ก

ไดัอะแมีกเนต็-ก


28

20

vv ม�การจั+ดเร�ยงอ เล,กตรอน

อ เล,กตรอนต+วุส ดที่�ายม�เลขควุอนต+มด+งน�� n = - 4 0 0 12l = m = s = /


29แบบฝึ9กการจั+ดเร�ยงอ เล,กตรอน20Ca

1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2

31Ga

1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p1


30ATOMIC ELECTRON CONFIGURATIONS AND PERIODICITY


31


32Ionization Energy

เร�ยกวุ.า พื้ล+งงานไอออเซึ่ชุ+น (Ionization energy) หิร�อ IE ม�ได�หิลายค.า ซึ่2�งเที่.าก+บจั3านวุนอ เล,กตรอนที่��ม�อย�. เชุ.น ธาต ไฮุโดรเจัน ม� 1 อ เล,กตรอน จัะม�เพื้�ยง IE เพื้�ยง 1 ค.า ในขณ์ะที่�� Ne ม� 10 อ เล,กตรอน จัะม� IE 10 ค.า

พื้ล+งงานควุามที่��น�อยที่��ส ด ที่��ที่3าใหิ�อ เล,กตรอนหิล ดออกจัากอะตอม ในสถ้านะก:าซึ่


33


34Ionization Energy

Mg(g) Mg+(g) + e : IE1 = 744

kJ/mol

Mg +(g) Mg 2+

(g) + e : IE2 = 1457 kJ/mol

Mg 2+(g) Mg 3+

(g) + e : IE3 = 7739 kJ/mol


35

IE1 < IE2 < IE3 < IE4 <……..

Ionization Energy


36ป;จัจั+ยที่��ม�ผลต.อค.าพื้ล+งงานไอออไนเซึ่ชุ+น

ขนาดของอะตอม ม�ผลต.อค.า IE ถ้�าอะตอมม�ขนาดเล,ก IE จัะส�ง (เพื้ราะน วุเคล�ยสส.งแรงด2งด�ดไวุ�มาก ) แต.ถ้�าอะตอมม�ขนาดใหิญ่. IE จัะต3�า (เพื้ราะน วุเคล�ยสส.งแรงด2งด�ดอ เล,กตรอนได�น�อย โดยการพื้ จัารณ์าด+งน��

•ธาต ในหิม�.เด�ยวุก+น ค.า IE จัะเพื้ �มจัากล.างข2�นบน (เพื้ราะธาต ที่��อย�.ด�านล.างม�ขนาดใหิญ่.กวุ.า

•ธาต ในคาบเด�ยวุก+น ค.า IE จัะเพื้ �มจัากซึ่�ายไปขวุา (เพื้ราะขนาดอะตอมจัะลดลงจัากซึ่�ายไปขวุา เน��องจัากอะตอมที่างขวุาม�โปรตอนมากกวุ.าที่างซึ่�าย จั2งม�แรงด2งด�ดมาก ขนาดจั2งเล,ก


37ควุามส+มพื้+นธ&ระหิวุ.างพื้ล+งงานไอออไนเซึ่ชุ+น และระด+บพื้ล+งงานของอ เล,กตรอน

อ เล,กตรอนที่��อย�.ในระด+บพื้ล+งงานเด�ยวุก+นจัะม�ค.า IE ไม.แตกต.างก+นมากน+ก เพื้ราะวุ.าอย�.หิ.างจัากน วุเคล�ยสพื้อๆ ก+น จั2งด�ดก+บน วุเคล�ยสด�วุยแรงใกล�เค�ยงก+น การด2งอ เล,กตรอนเหิล.าน��ออกจัากอะตอมจั2งใชุ�พื้ล+งงานพื้อๆ ก+น

อ เล,กตรอนที่��อย�.ต.างพื้ล+งงานก+น จัะม� IEแตกต.างก+นอย.างเหิ,นได�ชุ+ด เพื้ราะอย�.หิ.างจัากน วุเคล�ยสต.างก+นมาก จั2งด2งด�ดก+บน วุเคล�ยสด�วุยแรงต.างก+น การด2งด�ดอ เล,กตรอนเหิล.าน��ออกจัากอะตอม จั2งต�องใชุ�พื้ล+งงานต.างก+นอย.างเหิ,นได�ชุ+ด


38

จั3านวุนกล .มของ IE ที่��แตกต.างก+น แสดงใหิ�ที่ราบวุ.าธาต น+�นม�อ เล,กตรอนอย�.ก��ระด+บพื้ล+งงานนอกจัากน��ระด+บพื้ล+งงานของอ เล,กตรอนบอกใหิ�ที่ราบวุ.า ธาต น+�นอย�.คาบใดในตารางธาต

อ เล,กตรอนที่��อย�.ในระด+บพื้ล+งงานนอกส ด เป?นต+วุบ.งบอกวุ.าธาต น+�นอย�.ในหิม�.ใดของตารางธาต (พื้ จัารณ์าได�ชุ+ดเจัน ส3าหิร+บ 20 ธาต แรก)

ควุามส+มพื้+นธ&ระหิวุ.างพื้ล+งงานไอออไนเซึ่ชุ+น และระด+บพื้ล+งงานของอ เล,กตรอน


แหิล.งอ�างอ ง• Martin S. Silberberg, Chemistry: The Molecular Nature

of Matter and Change, McGraw-Hill Higher Education, 2004

• Raymond Chang, Chemistry, Williams College, McGraw-Hill Higher Education, 2002

• http://www.chemistrycoach.com

ว 30131 เคมีพื้นฐาน โครงสร้างอะตอม

Documents