Tóm tắt lý thuyết về cấu tạo nguyên tử

Nội dung text: Tóm tắt lý thuyết về cấu tạo nguyên tử

1. TOÏM TÀÕT LYÏ THUYÃÚT VÃÖ CÁÚU TAÛO NGUYÃN TÆÍ I. Cáúu taûo nguyãn tæí : Låïp voí : gäöm 1 hay nhiãöu electron Nguyãn tæí proton Haût nhán 1 nåtron ( ngoaûi træì 1H ). -19 qe = - 1,602.10 C = -eo = 1- . -31 me = 9,1.10 kg. -19 qp = + 1,602.10 C = + eo = 1+. qn = 0. mp = 1,00728 u (âv.C). mn = 1,00866 u. II. Nàng læåüng cuía electron trong nguyãn tæí : 1) Nàng læåüng cuía electron trong nguyãn tæí H vaì caïc ion tæång tæû nguyãn tæí H (caïc ion coï 1 electron): 2 2Z2m e4 E = - (erg) n n2 h2 trong âoï: n: säú læåüng tæí chênh. Z: säú âiãûn têch cuía haût nhán. m: khäúi læåüng electron = 9,1.10-28 g. e: âiãûn têch cuía electron = 4,8.10-10 CGSE. h: hàòng säú Planck = 6,626.10-27 erg.s. Hoàûc: k2 2 2Z2m e4 E = - (J) n n2 h2 trong âoï: k: hàòng säú tæång taïc ténh âiãûn = 9.109 J.m.C-2. m = 9,1.10-31 kg. e = 1,6.10-19 C. h = 6,626.10-34 J.s. Thay caïc giaï trë vaìo, ta âæåüc: 2 2 -19 En = - 13,6 Z / n (eV) (eV = 1,602.10 J) 2) Täøng quaït (theo Slater): *2 *2 En,l = -13,6 Z / n (eV). trong âoï: Z*: säú âiãûn têch hiãûu duûng = ( Z - b ), våïi b laì hàòng säú chàõn. n*: säú læåüng tæí hiãûu duûng. 1
2. a) Säú læåüng tæí hiãûu duûng Tuìy thuäüc vaìo säú læåüng tæí chênh n, n* âæåüc xaïc âënh nhæ sau: n 1 2 3 4 5 6 n* 1 2 3 3,7 4,0 4,2 b) Hàòng säú chàõn Âãø tênh b, ngæåìi ta chia caïc AO thaình caïc nhoïm sau: (1s); (2s,2p); (3s,3p); (3d); (4s,4p); (4d); (4f) * Caïc electron thuäüc låïp ngoaìi AO âang xeït âoïng goïp mäüt håüp pháön bàòng 0. * Caïc electron trãn caïc AO cuìng nhoïm våïi AO âang xeït goïp mäüt håüp pháön bàòng 0,35. Riãng âäúi våïi nhoïm (1s), håüp pháön tênh laì 0,3. * Nãúu electron âang xeït åí trãn AO s hoàûc p thç mäùi electron trãn caïc låïp kãö trong (coï säú læåüng tæí chênh n nhoí hån låïp âang xeït 1 âån vë) goïp mäüt håüp pháön bàòng 0,85. Mäùi electron trãn caïc låïp sáu hån âoïng goïp mäüt håüp pháön bàòng 1. * Nãúu electron âang xeït åí trãn AO d hay f thç mäùi electron trãn caïc nhoïm phêa trong (ngay caí khi cuìng låïp n) goïp mäüt håüp pháön bàòng 1. VD: Xeït nguyãn tæí C: 1s22s22p2 Âäúi våïi electron trãn obitan 1s: b = 0,3; Z* = 6 - 0,3 = 5,7. Âäúi våïi electron trãn obitan 2s hoàûc 2p : b = 3. 0,35 + 2.0,85 = 2,75; Z* = 3,25. Nàng læåüng : 2 E1s = -13,6.(5,7) = -441,8 (eV) 2 E2s = E2p = -13,6.(3,25) / 4 = -35,9 (eV) Täøng nàng læåüng caïc electron trong nguyãn tæí C: EC = 2E1s + 2E2s + 2E2p = -1027,2 eV. III. Sæû phoïng xaû 1) Tênh phoïng xaû tæû nhiãn Tênh phoïng xaû tæû nhiãn laì khaí nàng cuía caïc cháút chæïa caïc nguyãn täú xaïc âënh khäng cáön taïc âäüng bãn ngoaìi tæû phaït ra caïc bæïc xaû khäng nhçn tháúy våïi thaình pháön phæïc taûp. 2) Thaình pháön cuía tia phoïng xaû Xeït taïc duûng cuía tæì træåìng lãn tia phoïng xaû, ngæåìi ta phán biãût 3 loaûi tia phoïng xaû: a) Tia : gäöm nhæîng vi tæí laì haût nhán nguyãn tæí He (He2+) - 0 b) Tia : gäöm nhæîng vi tæí laì negatron (hay electron) (kyï hiãûu  hay -1e ) hoàûc nhæîng vi tæí + 0 laì positron (kyï hiãûu  hay 1e ). c) Tia : gäöm nhæîng vi tæí trung hoìa, thæûc cháút laì caïc doìng photon (tia  coï cuìng baín cháút våïi aïnh saïng). 3) Âënh luáût phán raî phoïng xaû -kt a) Âënh luáût: N = No.e (1) No : säú haût nhán phoïng xaû coï taûi thåìi âiãøm âáöu (t = 0) N : säú haût nhán âoï coìn laûi åí thåìi âiãøm t âang xeït k : hàòng säú phán raî phoïng xaû. 2
3. b) Chu kyì baïn huíy (t1/2): t1/2 = ln2 / k = 0,693 / k (2) 4) Âäü phoïng xaû (hoaût âäü phoïng xaû) * Âäü phoïng xaû A cuía mäüt máùu phoïng xaû laì mäüt âaûi læåüng bàòng säú phán raî trong mäüt âån vë thåìi gian. A = - dN / dt = k.N (3) Âån vë phoïng xaû âæåüc âo bàòng Curi (Ci). 1Ci = 3,7.1010 phán raî / giáy = 3,7.1010 Bq (Becquerel). * Ngæåìi ta âaî xaïc âënh âæåüc ràòng: trong khê quyãøn, trong mäùi cå thãø âäüng thæûc váût âang säúng, cæï 1 giáy, trong 1 gam cacbon coï 15,3 phán raî 14C. Khi cå thãø naìy chãút âi, täúc âäü phán huíy âoï giaím dáön våïi chu kyì baïn huíy 5730 nàm. Tæì (1) , (2) , (3) suy ra: t = (t1/2 / 0,693).ln(No / N) = (t1/2 / 0,693).ln(Ro / R) trong âoï: 14 Ro : 15,3 phán raî C trong 1 giáy trong 1 gam cacbon R : säú phán raî 14C trong 1 giáy trong 1 gam cacbon åí thåìi âiãøm t. IV. Mäüt säú hãû thæïc cuía Einstein 1) E = h = hc /  trong âoï: E: nàng læåüng cuía photon : táön säú cuía aïnh saïng hay bæïc xaû noïi chung h: hàòng säú Planck c: váûn täúc aïnh saïng = 3.108 m/s : bæåïc soïng aïnh saïng (bæïc xaû). 2) Hãû thæïc liãn hãû giæîa khäúi læåüng m vaì nàng læåüng E: E = m.c2 E = m.c2 V. Nàng læåüng liãn kãút haût nhán - Phaín æïng haût nhán 1) Nàng læåüng liãn kãút haût nhán ( E) E = m.c2 trong âoï, m = (Z.mp + N.mn ) - mhat nhan E / (Z + N) : nàng læåüng liãn kãút riãng hay nàng læåüng liãn kãút trung bçnh cuía 1 nucleon. 2) Phaín æïng haût nhán Sæû tæång taïc cuía hai hay nhiãöu haût dáùn âãún taûo thaình nguyãn täú måïi (vaì coï thãø coï thãm pháön khaïc) âæåüc goüi laì phaín æïng haût nhán. Âãø tênh nàng læåüng cuía phaín æïng haût nhán, ta duìng cäng thæïc: E = m.c2. Trong phaín æïng haût nhán, säú khäúi vaì âiãûn têch âæåüc baío toaìn. 3