Elektronový obal atomu Chemické vlastnosti atomů (a molekul) jsou určeny vlastnostmi elektronového obalu. Chceme znát energii a prostorové rozložení elektronů Znalosti o elektronovém obalu byly získány studiem záření emitovaného excitovanými atomy (vybuzení ze základního stavu do stavu excitovaného dodáním energie - tepelné, elektrické -jiskra, oblouk) ■■*«ä£?"* 1 Elektromagnetické záření c = 2.998 ÍO8 m s-1 rychlost šíření světla ve vakuu Elektromagnetické vlny oscilující elektrické a magnetické pole James C. Maxwell (1831-1879) Heinrich Hertz (1857-1894) ä mWu Vlnová délka K, frekvence V, vlnočet U amplituda Frequency (v) in s 1 (Hz) K 1 second Wavelength X h*-----> H 4 S"1 (4 Hz) ^\ X ^=— S s"1 (S Hz) -£HJÄ,|<Í— 16 S-1 (16 Hz) v X = c c = 2.998 108ms1 v = l/X [cm"1] Lower amplitude (dimmer) Wavelength, X Elektromagnetické záření Vlnová délka, A. [m] ■j0-10 10-fl 10-a 10-7 10-6 10-5 10-í lf>-3 10-2 10-1 1 1t>1 1f>2 103 Hit of a wavelength protein .„.j. ercterir this erseerll MOLECULE v^ VIRUS >7> CELL CHERRY ^ j. FOOTERLL frflVFIEL° HOUSE HRRD X-RRYS ULTRRVIOLET | I INFRRRED RRDIO (JURIES VISIBLE QRMMR RRYS SOFT X-RRYS LIGHT MICROWRVES 400 nm 380 nm 500 nm Visible Light 600 nm 700 nm 780 nm 1 nm ^**»^ ___--- '~ 1 mm Cosmic Gamma „ Uhrartolet Inf raited Rays Rays **&* Rays 10"12 IQ"10 lO"8 KT* 10-4 10-2 \0K 10' 104 106 Spektrum záření ContiiujDiis spattnim Elattrit arc. (white light source.) D&tettor (photographic plata) Pnsm Newtonovo kolo Světlo má charakter: ►vlnový (interference) 'časticový (pohyb po přímce) green 120° c^an 130 0° red 300° magenta Předmět absorbuje žlutou barvu z bílého světla a jeví se jako modrý Aditivní skládání barev (RGB) Red Yellow Mag. White ^^^| Cyan ( 3 re e n 7 Subtraktivní skládání barev (CMY) Yellow 8 Spektrum zareni lunecní spektrum: He, Fe, Mg,... 9 Čárová spektra prvků Excited Film or Sample detector Prism c U^o r^sample \ ^[T1^ White" light source Prism Increasing Wavelength Emission spectrum Increasing Wavelength Absorption spectrum 1/3 10 Emisní čárová spektra prvků Wavelength 500 nm 600 nm 650 nm ■00 nm Bright Line Spectra 11 Kvantování energie 1900 Energie záření o vlnové délce X se může absorbovat nebo emitovat po diskrétních množstvích = kvantech Excitovaný stav E2 E2 Dodání energie -r^E2 -Ei = h = nv Ex Ex Základní stav Světelná kvanta = fotony AE = nhv = nhc/X Planckova konstanta h = 6.626 10~34 J s Max Planck (1858-1947) NP za fyziku 1918 12 Záření černého tělesa černé těleso = záření pouze dovnitř, nic ven Atomy = oscilátory Kvantování energie E = h v Max Planck odvodil p _ 27thc2 l?(e (hc/lkt) -i) Blackbody Radiation Classical theory UV katastrofa 0 250 500 750 1000 1250 Wavelength, \ (nm) Vyzářená energie při vlnové délce A, je funkcí pouze teploty 13 Záření černého tělesa Infra-red Wienův zákon 2000 K - - Peak Wavelength , T = ^^ y-v Intensity curve max / \ for each * ^ temperature 175Q k Stefan-Boltzmannův zákon 1500K P = aT4 1250 K \ \ X\. Teplota záření vesmíru __________ 2.73 K -j-------------------------------- ■ _______^ 3 5 14 Wavelength \ ittm) Red hot 500 2500 AbOO Wavelength >. in nm 2 re I Eanh surface 300K & 10 15 20 Wavelength X in um Cosmic background radiation 2.7K t -«—«t««iiiitiiii>iii .5 1,0 1.6 2.0 2,5 Wavelength X in mm 15 Fotoelektrický jev 1887 Heinrich Hertz 1898 J. J. Thomson • elektrony j sou emitovány z povrchu kovu při ozařování UV zářením existuje minimální v, fotony s r v nizsi energii uz nevyrazí elektrony • kinetická energie fotoelektronů závisí na v, roste s vyšší energií UV. Nezávisí na intenzitě UV. Evacuatod lube Positive efectrocJe Bauery — Gurren l y meter Fotoelektrický jev Kinetická energie fotoelektronů uř if J C 1 E c e" c •-—-. E w ßf ¥ MW 7 f <Ü n t— Oi <Ü o k;-) f-) o to un tn £3 o T_ T_ ,_ t£Z 1 i '■ €L E E o o (-> O j ^ Tf ■cf / >s o o o> +rm OJ x x 0) CD ,_ (D °°y 00 O ^J c > Sr i^ CD / CO j ' tO f increasing o y CN (N work function Frequency of incident radiation, v t Pod Vn žádná emise o bez ohledu na intenzitu světla! 17 Fotoelektrický jev O = Tok fotoelektronů hvo = výstupní práce o minimálni v0 1 = Tntevnzita ííí IvIIZjI III UV světla vo v KĽ KE = Roste s v Kinetická / energie / 0> Intenzita UV světla KE Ne v > v r • r závisí na intenzite i 18 1905 Fotoelektrický jev Časticový charakter elektromagnetického záření Světlo = fotony energie fotonu E = h v energie vyletujícího elektronu Ekin = lA mv2 = E; + V2 mv2 Albert Einstein (1879-1955) NP za fyziku 1921 Collector Ekin = h (V - V0) Ľ Monochromatic light Battery Variable voltage _^ O Grid + 1 — Thin metal foil V0 = h = E; = konstanta kovu Planckova konstanta hv0 = výstupní práce 19 Retarding voltage Fotoelektrický jev Ekin = h (V - V0) Ej + V2 mv2 Energy needed to remove f?£ec&on from meíal tej Kinetic energy at ejected W Energie vyletujícího elektronu E 1 'kin E; = hv o výstupní práce Energie UV fotonu E = h v 20 Aplikace fotoelektrického jevu - Night Vision ■ ■■■: 21 Emisní spektrum vodíku 410 nm 434 nm Datettor (phüto^aphit plata) 436 nm 656 nm Spektrum světla emitovaného H atomy 22 Rydbergova rovnice 1 n í1 i ^ = R Á 00 U2 2 m J Experimentálně získaná rovnice z výsledků spektrálních měření Rydbergova konstanta, R00= 109678 cm-1 n, m celá čísla, n = 2, m = 3, 4, 5, 6,.... Balmerova série, vis Spektrum atomu vodíku n 5 4 3 m —» n íi = 5 Wavelength Line spejttrum (t) 24 (i 1 ^ 2 m J n= 1, m = 2, 3V. .. Lymanová n = 2, m = 3, 4V. .. Balmerova n = 3, m = 4, 5V. .. Paschenova n = 4, m = 5, 6V. .. Bracketova n = 5, m = ■ 6, 7,.. .. Pfundova ální série ... ji=+ fl-3 «-Í £ľ_ - 0.00 J £4 = -U*X 10-" J E3= -Z42X 1019J ■'■,■■■'■ r . .---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------( J?j = -S.4SX KT19 J ř. «-2rlBX HT,a J 1 ■ * ----------------------------------------------------.--------------------------------------------- Lyman Balrflcr Paši/lien Brečku 11 Pfund 25 Bohrův model atomu 1913 Elektrony obíhají kolem jádra po kruhových drahách, rovnováha odstředivé a Coulombovské přitažlivé síly w*^ Ü ' W" ~*r w? Wm Niels Bohr (1885 - 1962) NP za fyziku 1922 Fo = Fc mv Ze r 47T£0r 26 Bohrův model atomu 2 ry 2 mv Ze Ze2 r 47T£0r 1 47T£0mv E = Ekin + Epot = V2 m v2 - Z e2 / 4 7i s0 r = - Z e2 / 8 n s0 r Pokud je r libovolné, obíhající e ztrácí (vyzařuje) energii, r se snižuje, e se srazí s jádrem. Není to ve skutečnosti pravda. Elektron tedy musí obíhat jen po určitých drahách s danou Ear, na kterých nevyzařuje energii = stacionární stavy. Nejnižší energetický stav = nejstabilnější = základní stav vyšší = excitované stavy Změna energetického stavu kvantována E2 - Ex = hv 2i Bohrův model atomu Bohrův postulát: moment hybnosti elektronu je celočíselným násobkem Planckova kvanta h/2n n = kvantové číslo h * mvr = n — = rih 2n dosadíme z m v2 = Z e2 / 4 71 s0 r rn = n2 (a0 / Z) pro n = 1 a Z = 1 a0 = s0 h2 / 7i m e2 a0 = 0.529 Á Bohrův poloměr atomu H vn = Z e2 / 2 s0 n h 28 Bohrův model atomu E = Ekin + Epot = V2 m v2 - Z e2 / 4 ti s0 r zavedením kvantování E0 (= m e4 / 8 s 2 h2) = 2.18 10 ~18 J '0 (leV=1.6 10-19J) E0=13.6eV Ionizační potenciál H atomu 0r -2 ■ _4. -Ě ■ -3 ■ -10 ■ -12 ■ 0 5 10 15 20 Bohrův model atomu E = 0 Čím je elektron pevněji vázán k j ádm, tím jej eho energie negatívnej ší, více energie se uvolní. 30 Ionizační energie Energie potřebná na odtržení vázaného elektronu 30 r //eV Hg Rn — 2 h = 6.626 10-34Js elektron v atomu H v základním stavu v = 2.18 106ms"1 přesnost 1%, Av = 104 m s-1 Ax = 0.7 10-7m = 70nm Werner Heisenberg (1901 - 1976) NP za fyziku 1932 a0 = 0.053 nm Nelze určit přesnou polohu elektronu v atomu 43 Heisenberguv princip neurčitosti Není možné určit zároveň přesně energii elektronu v daném časovém intervalu (At doba měření) h = 6.626 10"34Js 44 Důsledek Heisenbergova principu neurčitosti Energie elektronu je známa velmi přesně (emisní spektra) Poloha elektronu tedy nemůže být určena přesně (a0 = 0.053 nm) Kruhové dráhy elektronů kolem jádra s určitým poloměrem j sou nesmysl ^______^ Stav elektronu je nutno popsat pomocí kvantové mechaniky a0 = 0.053 nm je nejpravděpodobnější poloměr dráhy elektronu 45 Schrödingerova rovnice 1926 Schrödingerova rovnice = postulát HT = Ef Erwin Schrödinger (1887-1961) NP za fyziku 1933 d2x¥ d2x¥ d2x¥ 87T2m ------- +-------+------- + --------- (E -V) T = 0 <3x: dy: <3z: h2 H = Hamiltonův operátor celkové energie (E), kinetická a potenciálni (V) energie 46 Schrödingerova rovnice Parciální diferenciální rovnice druhého řádu exaktní řešení jen pro H a jednoelektronové systémy (He+, Li2+,....) přibližná řešení pro víceelektronové atomy (He,...) řešením diferenciální rovnice jsou: • Vlastní vlnové funkce, *F - orbitaly - prostorové rozložení e • Vlastní hodnoty energie elektronu v orbitalech, E, jedné vlastní hodnotě E může příslušet více vlnových funkcí (degenerované) 47 Vlastní vlnové funkce *F(x,y,z) je řešením stacionární Schrödingerovy rovnice Jen některé stavy e j sou povoleny *F je komplexní funkce souřadnic x, y, z, nemá fyzikální význam, může nabývat kladných i záporných hodnot | *F |2 má význam hustoty pravděpodobnosti výskytu e *F závisí na kvantových číslech (celá čísla) 48 Bornova interpretace vlnové funkce ^(x^y^z) je řešením stacionární Schrödingerovy rovnice, Q¥ nemá fyzikální význam) | *F | Q V pravděpodobnost výskytu elektronu v objemu dV v místě r (dV= dx dy dz Max Born (1882-1970) NP za fyziku 1^4 Atom vodíku Nejjednodušší soustava: p + e v Řešitelná exaktně Kulová symetrie Potenciální energie mezi p + e Polární souřadnice - využití kulové symetrie atomu Rozklad vlnové funkce na radiální a angulární část ^n, i, m (r,9, ft = N x Rn , (r) x Xl, m(9, <|>) Separace proměnných R^ ! (r) = radiální část vlnové funkce, závisí jen na vzdálenosti r odjádra Xi m(0, (|)) = angulární (úhlová) část vlnové funkce závisí na směru 6, § N = normalizační konstanta aby platilo J| Y |2 dV = +1 normalizační podmínka, elektron určitě někde je, pravděpodobnost =1 52 Kvantová čísla Rn j (r) závisí na kvantových číslech n a / Xl m(®> r) závisí na kvantových číslech lam Hlavní kvantové číslo n, (nabývá hodnot 1 až oo) Vedlejší kvantové číslo /, (nabývá hodnot 0 až n -1) 1= 4 (g), 5 (h),........ Magnetické kvantové číslo mb (nabývá hodnot + /. Pro každé / je (2/ + 1) hodnot n^ Spinové kvantové číslo m (nabývá hodnot ±¥2) Vlnové funkce atomu H rl,0X) \í^4 p-r/a0 1 ^2,0,0 87raQ 2(IQ p-r/2a0 I r r2,1,0 ^2,1,1 4^2^a0 r/2a° cos 0 1 r —e-r/^smOe^ 8 Jíra*«« 1 1 r3,0X) 3 V 3;rag 2 r 2 1 ---------1-----, 3ag 27 \aQ -r/3aQ ^3,1,m - 7^ 4 27 3ag «o V f>a0. ^3,2, m 2 81 2 15(3^ Vao e-ľ/3fl°ľom(M) 54 Radiální část vlnové funkce atomu H n / m, R„, i (r) 1(K) 0 (s) 0 2 (Z/a0) ™ exp(- Zr/a0) 2 (L) 1 (P) 0 2 (Z/2a0) 3/2 (1 - Zr/2a0) exp(- Zr/2a0) 2 (L) 1 (P) ±1 2/V3 (Z/2a0) 3/2 (Zr/2a0) exp(- Zr/2a0) 55 Vlastní hodnoty E elektronu v atomu H typu jLX = redukovaná hmotnost systému j ádro-elektron e = elementárni náboj, s0 = permitivita vakua Z - čím vyšší náboj jádra tím silněji je elektron vázán, nižší energie, jednoelektronové ionty (He+, Li2+,....) n - s rostoucím hlavním kvantovým číslem se e stává méně stabilní Z2 Odpovídá Bohrově rovnici!! En = -E0 —r- 56 n Vlastní hodnoty E elektronu v atomu H typu Energie závisí jen na n E! = -13.6eV (13.6eV = lRy) " [1] [31 [5] 2í 2f> 5 ■A) _S_______J_______'J_______f_ ?s ap 3* *p [1] [31 u_ [1] 57 Hlavní kvantové číslo n Určuje energii hladiny vyšší n má vyšší energii - méně stabilní n stejné jako v Bohrově modelu přípustné hodnoty 1 až oo Pro každé n existuje n2 degenerovaných hladin / = n-l S(2/+l) = f?2 / = 0 ■■ľ c ..i S —E_ d ŕ 35 3P 3tf [5] ■ [U 2í 2p [1] pi 1í [1] 58 Orbitální moment L = orbitální moment hybnosti L = m vr hybnosti 59 Vedlejší kvantové číslo I Určuje typ orbitalu, (0 až n -1) / orbital Os L = orbitální moment hybnosti 1 p L = m vr 2 3 f 4 g r • tyto orbitaly nej sou zaplněny 7 . elektrony u atomů v o t základním stavu 8 k 60 Magnetické kvantové číslo m, / orbital ml os o Lz = mfi i p 1,0,-1 2 d 2,1,0,-1,-2 3 f 3,2,1,0,-1,-2,-3 4 g nejsou zaplněny 5 h elektrony u atomů v 6 i základním stavu 61 Kvantování orbitálního Z, = m h = ml 2n momentu hybnosti 1 = 2 ÍZ \U=t/2ÖT)f, m,= s P d f g h / = 0 1 2 3 4 5 n = "\ 1s n = 2 2s 2p n = 3 3s 3p 3d n-A 4s 4p 4d 4f n = 5 5s 5p 5d 5f 5g n = 6 6s 6p 6d 6f 6g 6h Magnetické spinové kvantové číslo m. Stern-Gerlachův experiment Nehomogenní magnetické pole Pícka s Ag S = spino vý moment hybnosti Beam of H atoms Direction of external, nonuniform magnetic field Detecting screen Magnet S = h/27u[s(s+l)]1 !4 Sz = ms h/2n Magnetické spinové kvantové číslo m. S = h/27i[s(s+l)]1' Vi s = Vi íŕlti \ Sz = ms h/271 m, = ±V2 W = vlnová funkce Vlnové funkce ^P jsou řešením Schrödingerovy rovnice ¥ |2 = hustota pravděpodobnosti výskytu e | *F |2 dV = pravděpodobnost výskytu e v objemu dV, rozložení elektronové hustoty 66 Pravděpodobnost výskytu elektron Polární souřadnice Rn j (r) radiální část vlnové funkce dV = 47ir2 dr (kulová slupka tloušťky dr) Radiální distribuční funkce P = 47ir2 \x¥\2dv = 4nv2 R2n {(r) dr P = Pravděpodobnost výskytu e v objemu tvaru kulové slupky tloušťky dr ve vzdálenosti r an/Z r Orbital Vlnová funkce Hustota pravděpodobnosti I Radiální rozložení (distribuční fee) 1s ^:.ÍF 2s 3s Vlnová funkce mění znaménko Orbital Polohu elektronu nelze určit přesně - Heisenbergův princip lze ale stanovit pravděpodobnost výskytu elektronu Radiální část vlnové funkce určuje pravděpodobnost výskytu e směrem od jádra (do r = oo) a počet nodálních ploch s - orbitaly Rjj ! (r) = radiální část vlnové funkce, závisí jen na vzdálenosti od jádra r Xi m(0, (|>) = angulární (úhlová) část vlnové funkce, je konstanta pro s-orbitaly (/ = 0) = KULOVÝ TVAR 70 Atomový orbital 1s jáM^ 0.3^ 0.25: ■ 0.2J ■ ■ N^^s^, 38 |j81|l||fe^ ü.05^ fr , ( lÉB 0SÍ lUlUfqKB ■■■»■■■■■■■■■■! -10 -5^ ^fiÉ s^^^^y X^"10 ^k \x^ tf^spll iSälilPP^ü 5^ 10 10 Radiální distribuční funkce 'max Rjj ! (r) = radiální část vlnové funkce atomu H 47ir2 R2n j (r) = radiální distribuční funkce rmax= nejpravděpodobnější poloměr pro ls rmax= a0 Bohrův poloměr 72 / // —SNŠ 0.000 002 0.004 0.003 0.02 Ö >o • i—i • i—i Pá (N CM CN •t 1s 2s 2x10-* 4*10-* ■4*1Q-* 0 000 0,02 lí Nmfcs 3* 73 Q CX3 * nodal surface ¥ 7x_ R10oce- a Zr R20cc[2-Zr/2a]e" 2a Is Node L—* 3s Nodes 2s ¥ 2p Zr -^ R21cc^-e a Node 74 Uzlové (nodální) plochy v radiálni distribuční funkci Uzlová (nodální) plocha • Vlnová funkce mění znaménko • Radiální distribuční funkce nabývá nulové hodnoty Počet kulových uzlových (nodálních) ploch = n- l-l 75 Účinek Z na radiální část vlnové funkce s Radiální distribuční funkce ls I, L|2 I' ■ i 1 .-I : ■ \ I ' M I ■ . '. Hď /\ í Oí } 0 i r 1 2 T 3 r 4 5 S rostoucím nábojem jádra se poloha maxima pravděpodobnosti výskytu e přibližuje k jádru 76 Radial distribution function ŕ -v] -v] Angulární část vlnové funkce p orbitalu Angulární část vlnové funkce určuje tvar orbitalu Stejná pro všechny hodnoty n Či Yi,o = (1/4tt)1/231/2cos6 Yi,±i = (1/4tt)1/2 (+3/2)1/2 sinG e** 78 p - orbitaly n = 2,1=1, m =1,0-1 Angulární část vlnové funkce určuje tvar Stejná pro všechny hodnoty n p - orbitaly Y i. P: y Py 0.0OO /'>:-■ fffs^ I t i t *-\ i i i I t t I I < L L \ | l 1 \ V \ V VO- 80 2p - orbitaly 3p - orbitaly 2p orbital: n=24=ifiri=0 3p orbital: n=3 4=1,1X1=0 AM\ mĚmĚMĚ, mmm-, ).001< XOOl^ xooir 0.001^ D-io%. _^ 10 10 10^ 15^-^15 81 ¥ ¥ R1Qoce" a 2x_ R20o:[2-Zr/2a]e" 2a Is Node L—* 3s Nodes 2$ 2p Zx_ R21ocf-e a Node 82 Angulární část vlnové funkce d orbitalů ■-■->. ijr.^ii frkEUl s.aA 4" ^ . :, UC> y>hMlUl ..'! ■:■ -■- :3s . i L. &$ **•■:•■ frtó:. ,-!'Í Mii*H»Ht«l L r - - _ - ■ ■ ■ $35uí fei fe> Y2,o = (1/4n)1/2 (5/4)1/2 (3cos29 -1) Y2l±i = (1/4tt)1/2 (+15/4)1/2 cos9 sine e"<* Y2l±2 = (1/4tt)1/2 (15/8)1/2 sin2e er2i* 83 d - orbitaly y x x i l dz2 x^^ w d y YZ y y dx2.Y2 x lXY X 84 d - orbitaly dx2_Y2 LYZ Lxz LXY 85 f - orbitaly £ i Jl ll y y y /=*--§v Ä-f^ //-f^ /^ŕ! í^1-^ A^-^J ^I^-ŕJ 86 Uzlové (nodální) plochy a roviny Kulové uzlové (nodálních) plochy = n -1 -1 Platí pro s, p, d, f,.... radiální část vlnové funkce Uzlové (nodálních) roviny angulární části vlnové funkce : Orbital s P d f Pouze s-orbitaly mají nenulovou hodnotu vlnové funkce na jádře 87 Principal quantum number m 3 r(2p) 2p 2s c 4 6 ü 9 91 Víceelektronové atomy - Penetrace a stínění Čím se elektron průměrně nachází blíže k jádru, tím je pevněji vázán a má nižší energii E(2s) < E(2p) r(2s) > r(2p) 92 Relativní energie orbitalů s, p, d E(3s) < E(3p) < E(3d) r(3s) > r(3p) > r(3d) 3d 3p 3s Slaterovy orbitaly Orbitaly pro víceelektronové atomy • orbitaly (vlnové funkce) vodíkového typu • azímutální část: stejná jako u H • radiální část: R (r) = N r n*~l exp(- Z* r/n*) Z* = efektivní náboj jádra Ei = - N (ZV^i) N = 1313 kJ mol -1 94 Efektivní náboj jádra Z* = Z - a a = stínící konstanta, součet pro všechny elektrony (ls)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(5s,5p)(5d)(5f)... Slaterova pravidla: e napravo nestíní, nepřispívá k a Uvnitř skupiny stíní 0.35 (lsjen 0.30) n - 1 (s,p) stíní 0.85 n-2 stíní 1.00 Pokud je elektron v d nebo f, vše nalevo stíní 1.00 95 Efektivní náboj jádra K(ls)2(2s,2pfOs,3pf(3dy cr(3d) = 0 x (0.35) + 8 x 1.00 + 10 x 1.00 = 18 Z* =19-18 = 1 K (ls)2(2s,2p)8(3s,3p)8 (4s)1 cf(4s) = 0 x (0.35) + 8 x 0.85 + 10 x 1.00 = 16.8 Z* =19-16.8 = 2.2 96 Efektivní náboj jádra Efektivní na Z* H He Li Be Be C NO F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 97 o 2 4 6 8 10 12 14 16 Jg 18 N 20 h Efektivní náboji^ - I Z* 26 28 30 32 34 36 5________10 H\VBe n NaKA _c., sjyig 15 20 25 -T" 30 35 -T" 1 s nej sou stíněny 2.2 2.0 1.8 1.6 Poloměr maximální elektronové hustoty 14 - 1.2 O W j 1.0 0.8 r(2s) > r(2p) 0.6 r(3s) ~r(3p) 0.4 0.2 0 t AI 3p tCI tAr Se .3d Zn ,3s, p >3d Zn 30 ' « 4 iKr 35 Z Energie orbitalů 500 1000 1500 \ 2000 E S, 2500 O) | 3000 LU 3500 4000 4500 ŕ \2p Li Be B C N O F Ne 100 Elektronová konfigurace atomu v základním stavu Aufbau (výstavbový) princip: Elektronové hladiny se zaplňují elektrony v pořadí rostoucí energie tak, aby měl atom co nejnižší celkovou energii Pauliho princip: Žádné dva elektrony nemohou mít všechna 4 kvantová čísla stejná. Hundovo pravidlo: V degenerovaných orbitalech je stav s max. počtem nepárových spinu nejstabilnější. VV/ 3s 3p 3d / / / / 4S 4p Ad Af / / / / 5s Sp $d $f / / / OS 6p 6d / / 7S Ip 101 Elektronová konfigurace C 1s a) ti biti c) ti díti 2s ti ti ti ti 2P Li íí_ Li ti 1 s (b) 1 s (c) 1 s H * I 102 Elektronová konfigurace valenční slupky (Ne) 3s 3p Na Mg Al Si P S Cl Ar t t t t t t ti t t ti h n 103 22 r. 3- Energie orbitalu ^ Obsazení orbitám elektrony může změnit pořadí energií Počínaje Se, 3d orbitaly mají nižší energii než 4 s i n = 1 shell n = 2 shell Q: CM Inner-core electrons (1s22s22p6) 3s 3p 3d 4s 1 2 3 4 5 6 7 8 r (A) 105 Distance from nucleus 106 Elektronová konfigurace valenční slupky 3d 4s (Ar) Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn t t t t t 3 t t t tH t t t tT] ti t t t t tint t t ti ti ti tH m m El El El 107 9622 64 2500 Ionizační energie ^- 2000 o E 1500 o) 1000 LU 500 Li Be B N O Ne 108