Оңтүстік Қазақстан Мемлекеттік Фармацевтика Академиясы Фармакогнозия және химия кафедрасы Атомның кванты – механикалық моделі. Квант сандары Орындаған: . Тобы: Қабылдаған: Серимбетова Қ. М.
I. Кіріспе II. Негізгі бөлім 1)Резерфордтың планетарлық моделі 2)Бор постулаттары 3)Микробөлшектердің корпускулярлы – толқындық дуализмі 4)Квант сандарының негізгі түсініктері: бас, орбиталь, магниттік, спин квант сандары. 5)Атомда электрондардың таралу ережелері мен негізгі принциптері III. Қорытынды IV. Пайдаланылған әдебиеттер
Кіріспе Д. И. Менделеев атомдық массаларының осу ретімен орналасқан химиялық элементтер қасиеттерінің периодты өзгеруінің себептерін айқындап бере алмады. Элементтердің қасиеттері не себепті олардың салыстырмалы атомдық массаларына периодты түрде тәуелді болатыны белгісіз еді. Бірақ Д. И. Менделеев элементтердің атом құрылысы айқындалған сайын бұл сұраққа жауап беруге болатынын алдын ала болжады. ХХ ғасырда атом құрылысы айқындалып, оның құрылыс теориясы ұсынылды. Ғалымдар атомның ядродан және оның айналасында қозғалып жүретін электрондардан тұратынын анықтады.
Атомның ішінде электр зарядтарының орналасу тәртібін анықтау үшін 1911 жылы Резерфорд өзінің шәкірттері Г. Гейгер және Марсденмен бірге тәжірибе жасады. Резерфорд жасаған тәжірибені қарастырып көрейік. Қорғасыннан жасалған контейнердің түбіне Альфа бөлшектер шығаратын радиоактивті Радий элементін орналасқан. Альфа бөлшектері өзекше (қалған альфа бөлшектерін қорғасын жұтып алады) тарала отырып фольганы соққылайды. Фольгадан өткен альфа бөлшектерді экран тіркеп отырады. Резерфорд альфа бөлшектерінің ауытқымай бірден фольгадан өтіп кететінін байқады. Алайда, альфа бөлшектерінің аз бөлігінің 90ºС – тан артық бұрышқа ауытқуы, яғни олар фольгаға соғылып кері бағытта ұшатыны таңдандырды. Сегіз мыңға жуық бөлшектердің біреуі ғана осындай үлкен бұрышқа ауытқиды екен. Резерфорд оң зарядталған альфа бөлшектерінің өз бағытынан ауытқуы, оның жолында оң зарядталған «бір нәрсемен» кездесуінен деп түсіндірді. Бұл ядро болатын.
Эрнест Резерфорд(1871 -1937 жж)
Ядро оң зарядталған, оның радиусы 10 – 13 см. Атомның массасы түгел дерлік ядроға шоғырланған. Оны айнала әртүрлі орбитамен теріс зарядталған электрондар қозғалып жүреді. Ең шеткі электрон орбитасының радиусы атомның радиусына тең. Бұл үлгі Күн жүйесінің құрылымына ұқсайтындықтан оны атомның планетарлық моделі деп атады. Модель бойынша атом көлемінің басым көпшілігі «бос» болып шығады, ядроның радиусы атомның радиусынан 100 000 есе. Атом күрделі жүйе, оның центрінде оң зарядталған ядро бар, оның заряды +Ze (мұндағы Z – элементтің реттік нөмірі). Ядроны айнала электрондар қозғалып жүреді, қалыпты күйде олардың саны Z - ке тең. Резерфорд моделі атом құрылысын дұрыс түсіндіре білді. Ядро атом көлемінің өте кішкене орталық бөлігін алып тұрады. Ядроның диаметрі 10 - 12 – 10 - 13 см, ал атомның диаметрі 10 - 8 см шамасында.
Атомдар қалыпты жағдайда бейтарап болатындықтан, электрондардың заряды мен ядроның заряды бірін - бірі теңгеріп тұрады. Ғалымдардың зерттеуі бойынша атом ядроларының заряды qя= +Z*e Ядроның құрамына кіретін оң зарядты бөлшектерді протондар деп атайды. Кез келген элемент атомының ядросындағы протондар саны сол элементтің Менделеев кестесіндегі реттік санына тең. Ядродағы протондар мен нейтрондардың жалпы саны А әрпімен белгіленеді. Ол массалық сан деп атайды. A=Z+N Массалық сан мен заряд санын біле отырып, ядродағы нейтрондар санын таба аламыз: N =A - Z Бір - бірінен тек ядросындағы нейтрондар санына қарай ажыратылатын элемент түрлерін изотоптар деп атайды.
Бор қағидалары, Бор постулаттары – даниялық физик Бордың атомның орнықты (стационар) күйін және спектрлік заңдылықтарын түсіндіруге арналған негізгі болжамдары (1913). Сутек атомының сызықтық спектрін (Бальмер-Ридберг формуласы), атомның ядролық моделі мен жарық сәулесінің квантты шығарылуы мен жұтылуын түсіндіру мақсатында Нильс Бордың 1913 жылы тұжырымдаған жорамалдары: 1. Атомдар, тек стационарлық күйлер деп аталатын қандай да бiр күйлерде ғана бола алады. Бұл күйдегi электрондар ядроны айнала үдей қозғалғанымен өзiнен сәуле шығармайды. Бірінші қағида немесе орнықты күйлер қағидасы: атомдағы электрондар кез келген энергиясы бар орбиталармен емес, тек белгілі бір энергиясы бар орбиталар бойымен қозғалады. Оларды орнықты орбиталар деп атайды. Орнықты орбиталардың энергиясы тек белгілі бір дискретті (үзікті) мәндерді ғана иеленеді. Электрондар мұндай орнықты орбита бойымен қозғалып жүргенде сәуле шығармайды.
2. Сәуле шығару немесе жұту тек бiр стационарлық күйден екiншi стационарлық күйге өткен кезде ғана болады. Ал шығарылған немесе жұтылған сәуленiң жиiлiгi мына шарттан анықталады Мұндағы En және Em осы стационар күйлердiң энергиясы, ал – h Планк тұрақтысы. Екінші қағида немесе сәуле шығарудың жиіліктік шарты: атом бір орнықты күйден екінші бір сондай күйге ауысқанда ғана жарықтың бір фотонын жұтады не шығарады. Шығарылған не жұтылған фотонның энергиясы (һν) екі орнықты күй энергияларының (En және Em) айырымына тең (һν = мұндағы ν – шығарылған не жұтылған сәуле фотонының жиілігі, һ – Планк тұрақтысы). Атомдардың энергетикалық күйлерiн энергия деңгейлерi арқылы белгiлеп, сәуле шығару және жұту үрдiстерiн көрнектi түрде көрсету ыңғайлы. 3. Энергия үздіксіз емес, тек белгілі бір порция – квант түрінде бөлінеді не сіңіріледі.
Сутекті атомның (Z — ядро заряды) Борлық моделі, мұндағы теріс зарядты электрон атом бұлтшасында орналасып аз бірақ оң зарядталған атом ядросын қоршайды. Электронның орбитадан орбитаға өтуі электрмагниттық энергия квантының (hν) шағылуымен немесе жұтылуымен өтеді.
• Бор теориясының негізгі кемшіліктері: 1. Теория атомдардың спектрлік сипатының барлық көріністі бөліктерін түсіндіруге қабілетті емес. 2. Ол химиялық байланысты сандық тұрғыдан есептеуге мүмкіндік бермиді
1924 жылы Луи де Бройль корпускулалық – толқынды нанымды ұсынды, яғни кез-келген микробөлшектің қозғалысы толқындық үдеріс ретінде қарастырылады. Де Бройль қатынасты қорытты. Электрон өзін әрі бөлшек ретінде де, әрі толқын ретінде де көрсететіндігін айтуға болады, корпускулалы-толқынды дуализмдік қасиетке ие. Бір жағынан алғанда бөлшектер ретіндегі электрондар қысым туындатады, келесі www. animationfactory. com жағынан, қозғалыстағы электрондар ағымы толқындық құбылысты байқатады. Мысалы: электрондардың дифракциясы. Elements
Кванттық сандар Кванттық сандар– кванттық жүйелерді (атом ядросын, атомды, молекуланы, т. б. ), жеке элементар бөлшектерді, жорамал бөлшектерді (кварктер мен глюондарды ) сипаттайтын физикалық шамалардың мүмкін мәндерін анықтайтын бүтін немесе бөлшек сандар. Кванттық жүйе күйін түгелдей анықтайтын кванттық сандардың жиынтығын толық кванттық сандар деп атайды.
Атомдағы электронның кез келген тұрақты күйі белгілі квант сандарының мәнімен сипатталады. Квант сандарының белгілі мәндеріне сәйкес келетін электрон күйі атомдық электрондык орбиталь ( АО) деп аталады. n – (бас квант саны ) атомдағы электронның энергиясын және энергетикалық деңгейін, яғни АО өлшемін анықтайды. Бас квант саны 17 мәндерін ( периодтық жүйедегі период номеріне сәйкес) қабылдайды. l – орбиталь квант саны атомдағы электронның энергиясын және электрондық орбитальдардың пішінін анықтайды, мәні 0 – ( n - 1 ) қабылдайды. l = 0, 1, 2, 3 сәйкес атомдық орбитальдар s- , p-, d-, f – орбитальдар деп аталады. l = 0. . п – 1 n = 1, l = 0 (s) п = 2, I = 0, 1 (s, p) п = З, I = 0, 1, 2 (s, p, d) п = 4, I = 0, 1, 2, З (s, p, d, f) l = 0 болса, электронның пiшiнi шар, l =1 болса, гантель,
Магнит квант саны ml – бұлттар орбиатльдарының кеңістіктегі орналасуын сипаттау үшін қолданылады. Оның қабылдайтын мәндері –l –ден +l, 0 ноль мәнін қоса. Мысалы, l = 2, ml мәндері -2, 1, 0, +1, +2 , яғни 2 l + 1 = 2 2 + 1 =5. Спин квант саны ms – электронның ішкі қозғаласын, бағытын сипаттайды. Оның мәні: +1/2 және -1/2.
Орбиталь квант сандарының мәндері мен деңгейшелер Энергетикалық деңгейлер Бас квант саны. Орбитальдық квант саны Ι-дің мәндеріне сәйкес n ι-дің мәндері келетін деңгейшелер Ι-ге сәйкес келетін орбитальдар пішіндерінің саны К 1 0 S 1 L 2 0 1 S, p 2 M 3 0 1 2 S, p, d 3 N 4 0 1 2 3 S, p, d, f 4
Магнит квант саны (ml ) орбитальдардың электрон бұлттарының кеңiстiкте орналасу бағытын көрсетедi. ml = - l. . 0. . + l l = 0 (s) ml = 0 l = 1 (p) ml = -1, 0, +1 l = 2 (d) ml = -2, -1, 0, +1, +2 l = 3 (f ) ml = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 Орбиталь квант саны Сәйкес деңгейшелер Магнит квант санының (mι) мәндері Деңгейшелерде гі орбитальдарды ң саны 0 s 0 1 1 P -1, 0, +1 3 2 d -2, -1, 0, +1, +2, 5 3 f -3 -2, -1, 0, +1, +3, 7
Спинді кванттық саны. Спин – ол электронның өзінің осінің айналасында өзінің айналуы. Спин квант саны (m. S) электронның із осiнiң бойында айналу бағытын кірсетедi. m. S = + 1/2 Спинді сипаттау үшін төртінші кванттық санын m енгізеді, оны спиндік кванттық саны деп атайды. Ол тек екі мәнді +1/2 және -1/2 қабылдай алады. Сонымен атомдағы электронның күйі төрт кванттық санының көмегімен өрнектеле алады: n, 1, m. Олар электронның энергиясын, оның формасын, түрі мен пішінін, орбитальдар мен спиннің қаныққандығын сипаттайды.
Атомдардағы электрондар Паули принципі: атомда төрт квант сандарының мәндері бірдей болатын екі электрон болмайды, немесе атомда екі кез келген электрондар ең болмаса бір квант санының мәнімен айырмашылықта болуы керек. Сонымен , кванттық ұяшық атомдық орбиталдың ( АО ) кестесі болғандықтан, квант ұяшығында екі ғана электрон болады, спиндері қарама-қарсы . Паули принципі бойынша деңгейшедегі максимал электрон саны 2(2 l +1) болады. Деңгейдегі максимал электрон саны N = 2 n 2.
ж Кванттық механика бойынша электронның толқындық және бөлшектікіндей қасиеті болады. Яғни толқын сияқты оның толқындық жиілігі болады, ал бөлшек сияқты оның пішіні, массасы болады. Атом құрылысын зерттей зерделеу зат қасиеттерін жүйелеуге, химиялық реакцияларды және олардың механизмін жіктей реттеуге, биохимиялық және фармацевтикалық сан алуанды түрде болуын пайымдай түсуге мүмкіндік береді.
Пайдаланылған әдебиеттер: 1. Патсаев Ә. Қ. , Махатов Б. Қ. , Жайлау С. Ж. , Мамытова В. К. “Бейорганикалық химия“-Шымкент, 2008 ж. 2. Патсаев Ә. Қ. , Мамытова В. К. , Нарманов М. М. , Серимбетова Қ. М. Бейорганикалық химия пәні бойынша студеттердің өзіндік жұмыстарына арналған (фарм. фак. үшін) қолданба. Шымкент 2006 ж. 3. Интернет желісі: www. google. kz ,
Назар аударғандарыңызға рахмет!
Скачать презентацию Оңтүстік Қазақстан Мемлекеттік Фармацевтика Академиясы Фармакогнозия және химия
бейорганика 1 кредит.ppt