Quantum numbers Hóa cu to Trang 1 Các s lng t (The Young Vietnamese Chemistry Specialists) Có bn loi s dùng  mô t các electron trong mt nguyên t Mô hình ca Borh là mô hình mt chiu ã dùng mt s lng t  mô t v các electron trong nguyên t. Ch có kích thc ca quo là quan trng và ã c mô t ng s lng t n. Schrödinger ã mô t mt mô hình nguyên t vi các electron trong ba chiu. Mô hình này có 3 loi ta , hay ba s lng t mô t các v trí có th tìm thy electron. Ba loi ta  t phng trình sóng ca Schrödinger là s lng t chính (n), s lng  góc(l) và s lng t t (m). Các s lng t này mô t v kích thc, hình dng và ng trong không gian ca các orbital trong nguyên t. Có bn u bn nên bit v mi s lng t: (1) tên và kí hiu, (2) giá tr có th ca các  lng t, (3) các s nói gì v nng lng ca electron và (4) là các s nói gì v vai trò a electron. Bn mc này thng liên quan n xác sut mt  hoc th tích ca vùng mà trong ó electron có kh nng tìm thy. 1. S lng t chính (hay s lp) - n Mô t mc nng lng trong nguyên t. • Các mc nng lng t 1 n 7 •  electron cc i có thn vào lp n là 2 n 2 electron Các giá tr có th = 1, 2, 3, 4 ng lng = giá tr ca n càng ln thì nng lng càng cao Ý ngha vt lý = Giá tr ln hn thì biu th xác sut mt  ln hn 2. S lng t xung lng (phân lp) - l Mô t các lp ph trong n • Các phân lp ca các nguyên tã bit là s - p - d - f Quantum numbers Hóa cu to Trang 2 • i lp nng lng có n phân lp. • Các phân lp ca các lp nng lng khác nhau có th có các nng lng xen ph. Các giá tr có th nhn = 0, 1, 2, 3, n – 1 Các giá tr có các tên xen k mà bn cng nên bit: • l = 0 là s • l = 1 là p • l = 2 là d • l = 3 là f ng lng = giá tr l ln hn s biu th nng lng ln hn mt chút Ý ngha vt lý = l liên quan n hình dng ca các xác sut mt  xut hin ca ám mây n t: • l = 0 hay s là khi cu (mt bng, không có nt) • l = 1 hay p hình qu t (2 bng, 1 nt) • l = 2 hay d hoa bn cánh (4 bng , 2 nt) • l = 3 hay f hình dng phc tp (8 bng, 4 nt) 2 s lng tu tiên có thc biu th cùng nhau ví d 1s hay 2p.  lng t xung lng cng mô t hình dng ca các orbital • Các orbital có hình dng c mô t dng hình cu(l=0), dng cc(l=1), hoc dng hình cánh hoa 4 cánh(l=2). • Các orbital còn có nhng hình dng phc tp hn nu nh các s lng t góc tr nên ln hn. 3. S lng t t - m l Mô t orbital bên trong mt phân lp • s có 1 orbital • p có 3 orbital • d có 5 orbital Quantum numbers Hóa cu to Trang 3 • f có 7 orbital i orbital không cha quá 2 electron không bao gi ln hn 2 m ng mô t hng và xác sut có mt trong không gian orbital ca các electron.  cho thy 3 hng có th ca các orbital p p x , p y , p z Các giá tr có th nhn = –l , –2, –1, 0, +1, +2, +l ng lng = tt c giá tr m l có cùng nng lng Ý ngha vt lý = v trí sp xp ca xác sut mt  • khi l = 0, m l = 0, ch có mt cách mà qu cu c nh v s orbital. • khi l = 1, m l = –1, 0, hoc +1, có 3 p orbital. • khi l = 2, m l = –2, –1, 0, +1, +2, có 5 d orbital. • khi l = 3, m l = –3, –2, –1, 0, +1, +2, +3, có 7 f orbital. 4. S lng t Spin – m s  lng t th t này mô t spin ca electron • Các electron trong cùng mt orbital phi có spin i nhau. • Các spin có th quay cùng hay ngc chiu kim ng h. Các qui lut chi phi s kt hp ca các s lng t: • Ba s lng t n, l, và m u là s nguyên. •  lng t chính (n) không th là zero. • n phi là 1, 2, 3, …. Quantum numbers Hóa cu to Trang 4 •  lng t góc (l) có th là các s nguyên nm gia 0 và n - 1. • u n = 3, l có th là 0, 1, hoc 2. •  lng t t (m) có th là bt c s nguyên nào nm gia -l và +l. • khi l = 2, m có th nhn các giá tr -2, -1, 0, +1, hoc +2. •  lng t spin (s) nhn các giá tr 1 2 + hoc 1 2 - . ng lng = c hai giá tru có cùng nng lng; tuy nhiên, Nng lng s thp hn u các electron không ghép ôi và không xp cùng spin và cùng hng. Ý ngha vt lý = spin Chú ý rng s lng t chính và s lng t góc xung lng mi có nh hng v mt ng lng, nu khong cách ca các n là ln hn thì khong cách gia các l s nh n. Tuy nhiên nhiu bc nh s thành mt bc ln. Mt qui lut rt hu dng là nu ng n+l ln hn thì nng lng s ln hn. Nu 2 giá tr ca tng n + l bng nhau thì electron nào có n nh hn thì nng lng s nh hn. Nng lng nh hn s bn hn. ng lng thp nht là “trng thái c bn”. Nguyên Lý loi tr Pauli: Không tn ti 2 electron trong mt nguyên t có cùng các s lng t. Qui tc Hund Các electron sn vào các orbital trng có nng lng bng nhau, trc khi nó n thêm electron th 2 nu chúng ã sn sàng n các electron. Hóa hc lng t: Mô t cách mà các nguyên t kt hp  hình thành các phân t và cách mà các phân t ng tác vi nhau dùng các qui tc ca vt lý lng t. t chìa khóa  hiu hóa lng t là mt electron không phi là mt ht c bn nm trong mt v trí xác nh nào ó trong không gian, thm chí mt n electron có th quay quanh ht nhân nguyên t to nên th tích ca c nguyên t. Thay vì ngh rng các lp electron nm gn nhau thì nên hình dung các electron c xp trong các orbital ging nh các các gn sóng trên mt h khi ta ném mt cc á. Mi ám mây electron tri rng và bao xung quanh nhân nguyên t và tt c các electron trong mt nguyên t chu nh ng trc tip t ht nhân, mc dù có mt s electron chu nh hng mnh hn các electron khác. Khi mà không có  ch trng cho các orbital  nm gn ht nhân thì có Quantum numbers Hóa cu to Trang 5 t s orbital tp trung xa ht nhân hn vi mt  cao. Mt s s sp xp ca các elelctron trong orbital n nh hn hay bn hn các electron khác, và các nguyên t s ng tác t c s sp xp n nh này ây là c s cho vic hình thành liên kt. t s ví d v s lng t Ví d 1 p xp các electron sau ây (n, l, m l , m s ) t nng lng cao nht n nng lng thp nht. A. (2, 1, 1, +1/2) B. (1, 0, 0, –1/2) C. (4, 1, –1, +1/2) D. (4, 2, –1, +1/2) E. (3, 2, –1, +1/2) F. (4, 0, 0, +1/2) G. (2, 1, –1, +1/2) H. (3, 1, 0, +1/2) i gii ng lng thp nht s có tng n + l thp nht. Các electron C và E có cùng giá tr là 5 mà E có n thp hn s có nng lng thp hn. Các electron H và F cng có cùng giá tr ng n + l và H có nng lng thp hn. Các electron A và G có cùng giá tr n và l do vy chúng có cùng nng lng ng lng thp nht B < A = G < H < F < E < C < D ng lng cao nht Ví d 2 p xp các orbital có nng lng gim dn. 3s, 5p, 4d, 1s, 5d, 3p i gii Nhc li s là 0, p là 1, và d là 2. nng lng có th sp xp theo tng n + l, do ó 3s = 3, 5p = 6, 4d = 6, 1s = 1, 5d = 7, 3p = 4 ng lng cao 5d > 5p > 4d > 3p > 3s > 1s ng lng thp Sau khi ã c xong bài này mi bn làm các bài tp sau: Bài 1 u gì không n vi các s lng t (n, l, m l , m s ) ca các electron sau? a. (2, 2, 0, +1/2) b. (3, 1, –1, –1/2) Quantum numbers Hóa cu to Trang 6 c. (3, 1, –2, 1) d. (4, 0, 1, +1/2) e. (+1/2, 1, 1, 1) Bài 2 T các electron trong ví d 1 hãy tr li các câu hi sau: A. (2, 1, 1, +1/2) B. (1, 0, 0, –1/2) C. (4, 1, –1, +1/2) D. (4, 2, –1, +1/2) E. (3, 2, –1, +1/2) F. (4, 0, 0, +1/2) G. (2, 1, –1, +1/2) H. (3, 1, 0, +1/2) a. Electron nào có spin khác hng vi các electron còn li? b. Electron nào xp trong orbital hình cu? c. Electron nào xp trong p-orbital? d. Electron nào xp trong d-orbital? e. Electron nào nm xa ht nhân nguyên t nht? f. 2 electron nào xp trong cùng 1 orbital? g. 2 electron nào xp khác hng? h. 2 electron nào không th nm trong cùng mt nguyên t i. các electron nào có cùng nng lng? j. electron nào xp vào f-orbital? . lng t xung lng (phân lp) - l Mô t các lp ph trong n • Các phân lp ca các nguyên tã bit là s - p - d - f Quantum numbers Hóa cu to Trang 2 •. n các electron. Hóa hc lng t: Mô t cách mà các nguyên t kt hp  hình thành các phân t và cách mà các phân t ng tác vi nhau dùng các qui