6.9: Muhtasari

6.1 Nishati ya umeme

Mwanga na aina nyingine za mionzi ya umeme huhamia kupitia utupu na kasi ya mara kwa mara, c, ya 2.998$\times$10 m ^{8 s -1}. Mionzi hii inaonyesha tabia ya wimbi, ambayo inaweza kuwa na sifa ya mzunguko, ν, na wavelength, λ, kama c = λν. Mwanga ni mfano wa wimbi la kusafiri. Matukio mengine muhimu ya wimbi ni pamoja na mawimbi ya kusimama, oscillations mara kwa mara, na Mawimbi ya kusimama yanaonyesha quantization, kwa kuwa wavelengths yao ni mdogo kwa wingi wa integer ya urefu wa tabia. Mionzi ya sumakuumeme ambayo hupitia slits mbili zilizo karibu na spaced nyembamba zilizo na vipimo takribani sawa na wavelength itaonyesha muundo wa kuingiliwa ambao ni matokeo ya kuingiliwa kwa kujenga na uharibifu wa mawimbi. Mionzi ya sumakuumeme pia inaonyesha mali ya chembe zinazoitwa photoni. Nishati ya photon inahusiana na mzunguko (au vinginevyo, wavelength) ya mionzi kama E = hν (au$E=\frac{hc}{\lambda }$), ambapo h ni mara kwa mara ya Planck. Mwanga huo unaonyesha wote wimbi na chembechembe tabia inajulikana kama wimbi-chembe duality. Aina zote za mionzi ya sumakuumeme hushiriki mali hizi, ingawa aina mbalimbali zikiwemo eksirei, mwanga unaoonekana, mikrowaves, na mawimbi ya redio huingiliana tofauti na jambo na huwa na matumizi tofauti sana ya vitendo. Mionzi ya umeme inaweza kuzalishwa na jambo la kusisimua kwa nguvu za juu, kama vile kwa kupokanzwa. Nuru iliyotolewa inaweza kuwa ama kuendelea (vyanzo vya incandescent kama jua) au discrete (kutoka kwa aina maalum za atomi za msisimko). Spectra inayoendelea mara nyingi huwa na mgawanyo ambao unaweza kukadiriwa kama mionzi ya blackbody kwenye joto fulani linalofaa. Wigo wa mstari wa hidrojeni unaweza kupatikana kwa kupitisha mwanga kutoka kwenye bomba la umeme la gesi ya hidrojeni kupitia prism. Hii wigo line ilikuwa rahisi kutosha kwamba formula empirical iitwayo Rydberg formula inaweza kuwa inayotokana na wigo. Tatu paradoxes muhimu kihistoria kutoka mwishoni mwa 19 na mapema karne ya 20 ambayo haikuweza kuelezwa ndani ya mfumo uliopo wa mechanics classical na electromagnetism classical walikuwa tatizo blackbody, athari photoelectric, na kipekee spectra ya atomi. Azimio la paradoxes hizi hatimaye kulisababisha nadharia za quantum ambazo zilichukua nadharia za kikabila.

6.2 Mfano wa Bohr

Bohr kuingizwa Planck na Einstein ya quantization mawazo katika mfano wa atomi hidrojeni kwamba kutatuliwa kitendawili ya utulivu atomi na kipekee spectra. Mfano wa Bohr wa atomi ya hidrojeni unaelezea uhusiano kati ya quantization ya photoni na chafu quantized kutoka atomi. Bohr alielezea atomi ya hidrojeni kwa suala la elektroni inayohamia katika obiti ya mviringo kuhusu kiini. Alidai kuwa elektroni ilikuwa imezuiwa kwa njia fulani zinazojulikana na nguvu za kipekee. Mabadiliko kati ya njia hizi za kuruhusiwa husababisha ngozi au uchafu wa photons. Wakati elektroni inapoondoka kwenye obiti ya juu-nishati hadi imara zaidi, nishati hutolewa kwa njia ya photon. Ili kuhamisha elektroni kutoka obiti imara hadi moja ya msisimko zaidi, photon ya nishati inapaswa kufyonzwa. Kutumia mfano wa Bohr, tunaweza kuhesabu nishati ya elektroni na radius ya obiti yake katika mfumo wowote wa elektroni.

6.3 Maendeleo ya Theory Quantum

Vitu vya macroscopic hufanya kama chembe Vitu vya microscopic (kama vile elektroni) vina mali ya chembe na wimbi. Trajectories yao halisi haiwezi kuamua. Mfano wa mitambo ya quantum wa atomi unaelezea msimamo wa tatu-dimensional wa elektroni kwa namna ya uwezekano kulingana na kazi ya hisabati inayoitwa wavefunction, mara nyingi inaashiria kama. Kazi za mawimbi ya atomiki pia huitwa orbitals. Ukubwa wa mraba wa kazi ya wimbi inaelezea usambazaji wa uwezekano wa kupata elektroni katika eneo fulani katika nafasi. Kwa hiyo orbitali atomia huelezea maeneo katika atomu ambako elektroni zina uwezekano mkubwa wa kupatikana.

Orbital ya atomiki ina sifa ya namba tatu za quantum. Nambari kuu ya quantum, n, inaweza kuwa integer yoyote nzuri. Eneo la jumla kwa thamani ya nishati ya orbital na umbali wa wastani wa elektroni kutoka kiini ni kuhusiana na n. Orbitals kuwa thamani sawa ya n inasemekana kuwa katika ganda moja. Sekondari (kasi ya angular) nambari ya quantum, l, inaweza kuwa na thamani yoyote ya integer kutoka 0 hadi n - 1. Nambari hii ya quantum inaelezea sura au aina ya orbital. Orbitals na idadi sawa ya quantum na thamani sawa l ni ya subshell sawa. Nambari ya quantum ya magnetic, m _l, na 2 l + maadili ya 1 kuanzia — l hadi + l, inaelezea mwelekeo wa orbital katika nafasi. Kwa kuongeza, kila elektroni ina idadi ya quantum ya spin, m _s, ambayo inaweza kuwa sawa na$\pm \frac{1}{2}.$Hakuna elektroni mbili katika atomi moja zinaweza kuwa na seti sawa ya maadili kwa namba zote nne za quantum.

6.4 Electronic Muundo wa Atomi (Electron Configurations)

Nishati ya jamaa ya subshells huamua utaratibu ambao orbitals ya atomiki hujazwa (1 s, 2 s, 2 p, 3 s, 3 s, 3 d, 4 p, na kadhalika). Configuration ya elektroni na michoro orbital inaweza kuamua kwa kutumia kanuni ya kutengwa kwa Pauli (hakuna elektroni mbili zinaweza kuwa na seti sawa ya namba nne za quantum) na utawala wa Hund (wakati wowote iwezekanavyo, elektroni zinahifadhi spins zisizoharibika katika orbitals zilizoharibika).

Electroni katika orbitals ya nje, inayoitwa elektroni za valence, zinawajibika kwa tabia nyingi za kemikali za vipengele. Katika meza ya mara kwa mara, vipengele vinavyofanana na mazungumzo ya elektroni ya valence kawaida hutokea ndani ya kundi moja. Kuna baadhi ya tofauti kwa utaratibu uliotabiriwa wa kujaza, hasa wakati orbitals iliyojaa nusu au kujazwa kabisa inaweza kuundwa. Jedwali la mara kwa mara linaweza kugawanywa katika makundi matatu kulingana na orbital ambayo elektroni ya mwisho inayoongezwa imewekwa: vipengele vya kikundi kuu (s na p orbitals), vipengele vya mpito (d orbitals), na mambo ya ndani ya mpito (f orbitals).

6.5 Tofauti za mara kwa mara katika Mali za Element

Configurations elektroni kuruhusu sisi kuelewa mwenendo wengi mara kwa mara. Covalent Radius kuongezeka kama sisi hoja chini ya kundi kwa sababu n ngazi (orbital ukubwa) kuongezeka. Covalent Radius zaidi itapungua kama sisi hoja kushoto kwenda kulia katika kipindi kwa sababu ufanisi malipo ya nyuklia uzoefu na ongezeko elektroni, na elektroni ni vunjwa katika stramare kwa kiini. Radii ya Anioniki ni kubwa kuliko atomi mzazi, ilhali radii ya kationiki ni ndogo, kwa sababu idadi ya elektroni za valence imebadilika ilhali chaji ya nyuklia imebaki mara kwa mara. Nishati ya ionization (nishati inayohusishwa na kutengeneza cation) hupungua chini ya kikundi na huongezeka zaidi katika kipindi kwa sababu ni rahisi kuondoa elektroni kutoka kwa orbital kubwa, ya juu ya nishati. Uhusiano wa elektroni (nishati inayohusishwa na kutengeneza anion) ni nzuri zaidi (exothermic) wakati elektroni zinawekwa kwenye orbitals ya chini ya nishati, karibu na kiini. Kwa hiyo, ushirika wa elektroni unazidi kuwa hasi kama sisi hoja kushoto kwenda kulia katika meza ya mara kwa mara na itapungua kama sisi hoja chini ya kundi. Kwa data zote za IE na elektroni za ushirika, kuna tofauti kwa mwenendo wakati wa kushughulika na subshells zilizojaa kabisa au nusu zilizojaa.