Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

G 030

931 views

Published on

Published in: Education
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

G 030

  1. 1. გაკვეთილი № 30 საშინაო დავალების შემოწმება: K L K L K L K L +6 2 4 +7 2 5 +8 2 6 +9 2 7 C N O F ელექტრონული გარსების აღნაგობა (გაგრძელება) განვიხილოთ ყველაზე მარტივი შემთხვევა – წყალბადის ატომის ელექტრონულიგარსის აღნაგობა. წყალბადის ატომგულის მუხტია +1. ატომგულის გარშემო მოძრაობს ერთიელექტრონი. ეს ელექტრონი ატომგულის გარშემო მოძრაობისას შეიძლება მოხვდესატომგულის გარშემო სივრცის ნებისმიერ წერტილში, მაგრამ ყველაზე ხშირადგვხვდება ატომგულიდან 0,053ნმ მანძილზე (1ნმ = 10-9მ). სწრაფი მოძრაობის გამოშეიძლება ითქვას, რომ ელექტრონის მუხტი არის განთრხმული მისი მოძრაობისტრაექტორიის გასწვრივ და ის ქმნის ე.წ. ელექტრულ ღრუბელს. ამ ღრუბლისსიმკვრივე იქ არის მეტი, სადაც ყველაზე ხშირად გვხვდება ეს ელექტრონი ზედაპირს, სადაც ელექტრონის მოხვედრის ალბათობა ყველაზე მაღალიაორბიტალი ეწოდება. წყალბადის ატომის შემთხვევაში ორბიტალს სფეროს ფორმა აქვს და მისი რადიუსი0,053მნ-ია. ნებისმიერ ორბიტალზე შეიძლება ერთი (გაუწყვილებელი) ან ორი(გაწყვილებული) ელექტრონი მოძრაობდეს. პირველ ენერგეტიკულ დონეზე მხოლოდერთი ორბიტალია, რომელსაც როგორც ავღნიშნეთ სფეროს ფორმა აქვს და მას s-ორბიტალი ქვია. Z X Y s-ორბიტალი. მეორე ენერგეტიკულ დონეზე 4 ორბიტალია. ერთერთი მათგანი ისევ სფეროსფორმისაა, ოღონდ პირველი ენერგეტიკული დონის s-ორბიტალზე უფრო დიდირადიუსი აქვს. დანარჩენი სამი კი სივრცითი რვიანის (ჰანტელის) ფორმისაა და
  2. 2. ურთიერთპერპენდიკულარულად არიან განლაგებულნი სივრცეში. .ამ ორბიტალებს p-ორბიტალები ეწოდებათ. Z X Y Z Z Z X X X Y Y Y s-ორბიტალზე მოძრავი ელექტრონები s-ელექტრონებია, ხოლო p-ორბიტალზემოძრავი ელექტრონები p-ელექტრონებია. აღმოჩნდა, რომ ერთიდაიგივეენერგეტიკულ დონეზე მოძრავ s- და p-ელექტრონებს ერთმანეთისგან ოდნავგანსხვავებული ენერგიის მარაგი გააჩნიათ: p-ელექტრონების ენერგიის მარაგიმცირედ, მაგრამ მაინც უფრო მეტია, ვიდრე s-ელექტრონების ენერგიის მარაგი. ამიტომამბობენ, რომ მეორე ენერგეტიკულ დონეზე 2 ქვედონე: s და p ქვედონეებია. ესქვედონეები შესაბამისად 1 და 3 ორბიტალისაგან შედგება. როგორც ვიცით ნებისმიერორბიტალზე მაქსიმუმ ორი ელექტრონი თავსდება. ასე რომ II ენერგეტიკულ დონეზე,s და p ქვედონეებზე შესაბამისად 2 და 6 ელექტრონი თავსდება. III ენერგეტიკულ დონეზე გარდა s ქვედონისა, რომელიც ერთი ორბიტალისგანშედგება და p ქვედონისა, რომელიც 3 ორბიტალისგან შედგება, ჩნდება ახალი, 5ორბიტალისგან შემდგარი d ქვედონე. ასე რომ მესამე ენერგეტიკულ დონეზე s, p და dქვედონეებზე შესაბამისად 2, 6 და 10 ელექტრონი თავსდება. IV ენერგეტიკულ დონეზე კი s, p და d ქვედონეებს ემატება f ქვედონე, რომელიც 7ორბიტალისგან შედგება და მასზე 14 ელექტრონი თავსდება. d და f ქვედონეების შემადგენელ ორბიტალების ფორმას არ განვივილავთ. ელემენტის ატომის ელექტრონული გარსის, ენერგეტიკული დონეების,ქვედონეების, შესაბამისი ორბიტალებისა და ელექტრონების რაოდენობა მოცემულიაცხრილში.
  3. 3. ენეგრეტიკული ქვედონე ორბიტალის ელექტრონების დონე რაოდენობა მაქსიმალური რაოდენობა K (n=1) s 1 2 L (n= 2) s 1 2 p 3 6 M (n = 3) s 1 2 p 3 6 18 d 5 10 N (n=4) s 1 2 p 3 6 32 d 5 10 f 7 14 ელექტრონული გარსების აღნაგობის ჩასაწერად შემოღებულია ე.წ. ქვანტურიუჯრედების მეთოდი. ამ მეთოდის შესაბამისად თითოეულ ორბიტალს შესაბამებაუჯრა, რომელშიც ჩაიწერება ერთი ისარი, თუ ორბიტალზე ერთი ელექტრონიამოთავსებული და ანტიპარალელური ისრები, თუ ორბიტალზე გაწყვილებულიელექტრონებია. ორბიტალზე ორბიტალზე ორბიტალი გაუწყვილებელი გაწყვილებული თავისუფალია ელექტრონია ელექტრონებია ელექტრონები გარდა იმისა, რომ მოძრაობენ ატომგულის ირგვლივ, თითოეულიმათგანი ბრუნავს საკუთარი ღერძის გარშემო. ეს ბრუნვა ხორციელდება საათის ისრისან მის საწინააღმდეგო მიმართულებით. ერთ ორბიტალზე მოძრავ ორ ელექტრონს საკუთარი ღერძის გარშემო მოძრაობისასსაწინააღმდეგო მიმართულებები (საწინააღმდეგო სპინები) უნდა ქონდეთ.საწინააღმდეგო სპინების აღსანიშნავად შემოგვაქვს ანტიპარალელეური ისრები. I პერიოდის ელემენტებს, როგორც გვახსოვს 1 ენერგეტიკული დონე აქვთ. ამდონეზე კი ერთი ორბიტალია. K H +1 1 s ანუ n=1 1s1 და ტოლფასია (როცა ორბიტალზე გაუწყვილებელი ელექტრონია ისრის მიმართულებასმნიშვნელობა არ აქვს)
  4. 4. K He +2 2 S ანუ n=1 1s2 ჩანაწერი 1s1 (ერთი-ეს-ერთი) გვიჩვენებს, რომ პირველ ენერგეტიკულ დონეზე s-ქვედონეზე ერთი ელექტრონია. ხოლო 1s2 (ერთი-ეს-ორი) გვიჩვენებს, რომ პირველენერგეტიკულ დონეზე s-ქვედონეზე ორი ელექტრონია. მეორე პერიოდის ელემენტებს ორი ენერგეტიკული დონე აქვთ. პირველ დონეზეერთი s ორბიტალია. მეორეზე ერთი s და სამი p ორბიტალია. s p n=2 n=1 II პერიოდის ყველა ელემენტს პირველ ენერგეტიკულ დონეზე ორი ელექტრონიაქვთ. მეორე დონეზე კი ჯერ ხდება s ქვედონის შევსება ორი ელექტრონით, ხოლოშემდეგ p ქვედონისა, ამასთან p ქვედონის სამივე ორბიტალზე ჩნდება თითო-თითოელექტრონი და შემდეგ ხდება მათი გაწყვილება. მაგ: K L s p +8 2 6 n=2 n=1 O 2 2 4 1s 2s 2p (ერთი-ეს-ორი-ორი-ეს-ორი-ორი-პე-ოთხი) (პირველ ენერგეტიკული დონის s ქვედონეზე 2 ელექტრონია, მეორეენერგეტიკული დონის s ქვედონეზე 2 ელექტრონია, ხოლო p ქვედონეზე 4ელექტრონია) როგორც ვხედავთ ელექტრული გარსების აღნაგობის ჩაწერა შეიძლება როგორცკვანტური უჯრედების საშუალებით, ისე შესაბამისი ფორმულის, რომელშიცმითითებულია როგორც ენერგეტიკული დონეები, ისე ქვედონეები და ქვედონეებზეელექტრონების რაოდენობაც. კიდევ ერთხელ:
  5. 5. K L 2 2 4 1 s 2 s 2 p +8 2 6 ენერგეტიკული ქვედონე O დონის ნომერი ქვედონეზე ელექტრონების რაოდენობამიღებული ფორმულიდან ჩანს, რომ ელექტრონების საერთო რაოდენობაა 2+2+4= 8.მოვიყვანოთ სხვა მაგალითებიც: K L s p +3 2 1 n=2 n=1 2 1 1s 2s Li K L s p +4 2 2 n=2 n=1 2 1s 2s 2 Be K L s p +5 2 3 n=2 2 2 1 n=1 1s 2s 2p B K L s p +6 2 4 n=2 n=1 2 2 2 C 1s 2s 2p
  6. 6. რადგან მეორე პერიოდის ყველა ელემენტის ატომს პირველ ენერგეტიკულ დონეზეორი ელექტრონი აქვს, ელექტრული გარსის აღნაგობის ჩაწერისას განიხილავენმხოლოდ მეორე ენერგეტიკულ დონეს, პირველი ენერგეტიკული დონის აღნაგობა კიამ დროს იგულისხმება. 2p 2s [1s2] 2s22p2 [1s2] იგულისხმება III პერიოდის ელემენტებისთვის ქვანტური უჯრედების მეთოდის მიხედვითელექტრონული გარსის აღნაგობის ჩაწერის სქემა შემდეგი სახისაა: s p d n=3 n=2 n=1 მაგ: s p d K L M n=3 +15 2 8 5 n=2 2 2 6 2 6 n=1 1s 2s 2p 3s 3p P რადგან III პერიოდის ყველა ელემენტის ატომის I და II ენერგეტიკულ დონეზე 2 და8 ელექტრონია, შეიძლება ჩაიწეროს მხოლოდ III ენერგეტიკული დონის აღნაგობა, Iდა II კი ვიგულისხმოთ. s p d n=3 2 2 6 2იგულისხმება [1s 2s 2p ]3s 3p3
  7. 7. s ქვედონესთან შედარებით p ქვედონის ორბიტალები ოდნავ წამოწეულია ზემოთ.სიმბოლურად ამით იმის ჩვენება ხდება, რომ p ქვედონის ელექტრონებს ენერგიისუფრო დიდი მარაგი ახასიათებთ, ვიდრე იმავე დონის s ელექტრონებს. ამავემიზეზითაა “წამოწეული ზემოთ” d ქვედონის ორბიტალებიც. ქვანტური რიცხვები ელექტრონულ გარსში მოძრავი ელექტრონების დახასიათება შესაძლებელიაქვანტური რიცხვების საშუალებითაც. შემოტანილია ოთხი ქვანტური რიცხვის ცნება:მთავარი ქვანტური რიცხვი (n), თანაური ანუ ორბიტალური ქვანტური რიცხვი(ℓ),მაგნიტური ქვანტური რიცხვი(mℓ), და სპინური ქვანტური რიცხვი(s). მთავარი ქვანტური რიცხვი (n) იღებს მნიშვნელობებს 1-დან 7-მდე. ის გვიჩვენებსთუ რომელ ენერგეტიუკულ დონეზეა მოთავსებული ელექტრონები, კერძოდ: პირველ(K) ენერგეტიკულ დონეზე მოთავსებული ელექტრონების შესაბამისი მთავარიქვანტური რიცხვი n=1, მეორე ენერგეტიკულ დონეზე (L) ,მოთავსებული რვავეელექტრონისათვის n=2, და ა.შ. თანაური ანუ ორბიტალური ქვანტური რიცხვი ℓ იღებს მნიშვნელობებს 0-დან n-1მდე. ეს რიცხვი გვიჩვენებს თუ რომელ ქვედონეზეა მოთავსებული ელექტრონები(სხვაგვარად როგორი ფორმისაა შესაბამისი ელექტრონული ღრუბელი) კერძოდ: თუn=1 მაშინ ℓ=0. ℓ=0 მნიშვნელობას შეესაბამება s-ქვედონე ანუ სფეროს ფორმის ელექტრონულორბიტალზე მოძრავი ელექტრონები. როცა n=2 მაშინ, ℓ იღებს 0 და 1 მნიშვნელობებს. ℓ=1 მდგომარეობას შეესაბამებაp-ქვედონე, რომელიც სამი სიმეტრიული სივრცითი რვიანის ფორმის მქონეორბიტალისაგან შედგება. ანალოგიურად როცა n=3 მაშინ, ℓ იღებს 0, 1 და 2 მნიშვნელობებს. ℓ=2მდგომარეობას შეესაბამება d-ქვედონე, რომელიც ხუთი ორი შერწყმული სივრცითირვიანის ფორმის მქონე ორბიტალისაგან შედგება. როცა n=4 მაშინ, ℓ იღებს 0, 1, 2 და 3 მნიშვნელობებს. ℓ=3 მდგომარეობასშეესაბამება f-ქვედონე, რომელიც შვიდი საკმაოდ რთული აღნაგობისორბიტალისაგან შედგება. მაგნიტური ქვანტური რიცხვი mℓ ახასიათებს ელექტრული ორბიტალებისსივრცეში განლაგებას. mℓ იღებს მთელ მნიშვნელობებს -ℓ დან +ℓ-მდე. კრძოდ თუ განვიხილავთ ნახშირბადის შემთხვევას, როგორც გვახსოვს ქვანტურიუჯრედების მიხედვით გარე შრის ელექტრონული გარსის აღნაგობაშეიძლებაჩაიწეროს ასე: 2p 2s ყველა ამ ელექტრონისათვის n=2. 2s2 ელექტრონებისათვის ℓ=0 და mℓ=0.
  8. 8. 2p2 ელექტრონებისათვის ℓ=1 ხოლო mℓ-ის მნიშვნელობებია: -1 0 +1 ანალოგიურად d ქვედონის ორბიტალებზე მოძრავი ელექტრონებისათვის mℓ-ისმნიშვნელობებია: d -2 -1 0 +1 +2 ხოლო f ქვედონის ორბიტალებზე მოძრავი ელექტრონებისათვის mℓ-ისმნიშვნელობებია: f -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 განვიხილოთ რკინის ატომის სავალენტო ელექტრონები: როგორც გვახსოვს ერთ ორბიტალზე ორი ისეთი ელექტრონი შეიძლებამოთავსდეს, რომლებსაც საკუთარი ღერძის გარშემო მოძრაობის საწინააღმდეგომიმართულებები ანუ საცინააღმდეგო სპინები აქვთ. მეოთხე ქვანტური რიცხვი s იღებს-½ და +½ მნიშვნელობებს, რაც საათის ისრის და მის საწინააღმდეგო დ მოძრაობისაღმნიშვნელია. თუ ორბიტალზე გაუწყვილებელი ელექტრონია, პირობითად მის მნიშვნელობასs=+½ ანიჭებენ. ამგვარად თუ ორბიტალზე ორიგაწვილებული) ელექტრონია, მაშინმათ პირველი სამი ქვანტური რიცხვი ერთნაირი ექნებათ, მეოთხე კი - განსხვავებული. 3d 4s [1s22s22p63s23p6] 3d64s2 mℓ -2 -1 0 +1 +2 n=3, ℓ=2, mℓ=+1, s=+½ n=4, ℓ=0, mℓ=0, s= -½ ელექტრონული გარსის აღნაგობის ჩაწერისას(როცა ჩაწერას ვახდენთ „ქვანტურირიცხვების“ ან „ქვანტური უჯრედების“ მეთოდის შესაბამისად) უნდა გვახსოვდესრომ: ა) ელექტრონულ გარსში არ შეიძლება არსებობდეს ორი ისეთი ელექტრონი,რომელსაც ოთხივე ქვანტური რიცხვი ერთნაირი აქვს ანუ სხვაგვარად ერთ
  9. 9. ორბიტალზე შესაძლებელიამოთავსდეს მაქსიმუმ ორი, საწინააღმდეგო სპინისელექტრონი. ამ წესს პაულის პრინციპი ეწოდება. ბ) ქვედონეზე მოთავსებული ელექტრონების სპინური ქვანტური რიცხვებისჯამიო მაქსიმალური უნდა იყოს. p სწორია (სპინური რიცხვების ჯამია ) p არასწორია (სპინური რიცხვების ჯამია ) p აღნიშნულ კანონზომიერებას „ჰუნდის წესი“ ეწოდება. უმცირესი ენერგიის პრინციპი ენერგეტიკული ქვედონეების შევსების რიგი „უმცირესი ენერგიის პრინციპის“თანახმად ხორციელდება. ელექტრონი იკავებს ადგილს იმ ორბიტალზე, სადაც მასმინიმალური ენერგიის მარაგი ექნება. ამასთანავე ჯერ ქვედონეზე ივსება ყველაორბიტალი და მხოლოდ შემდეგ ხდება ელექტრონების გაწყვილება. რაც უფრო მცირეაn+ℓ ჯამი მით უფრო დაბალია შესაბამისქვედონეზე მოთავსებული ელექტრონებისენერგიის მარაგი. თუ რამოდენიმე ქვედონისათვის ეს ჯამი ერთნაირია, მაშინ უფროდაბალი ენერგიის მარაგი აქვს იმ ქვედონეს, რომლისათვის n-ის მნიშვნელობა უფროდაბალია. ამ წესით ჩამოყალიბდება ქვედონეების შევსების რიგი. ამ რიგისდასამახსოვრებლად გამოვიყენოთ სქემა: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 7s 7p 2 2 6 2 6 2 10 6 2 ე.ი. 1s  2s  2p  3s  3p  4s  3d  4p  5s  და ა.შ.
  10. 10. საშინაო დავალება:1. რა არის ელექტრონის ორბიტალი?2. როგორი ფორმისაა s და p ორბიტალები?3. ჩავწეროთ ყველა შესაძლო ფორმით II და III პერიოდის ელემენტთა ატომების ელექტრული გარსის აღნაგობა.

×