Giáo trình cơ sở lý thuyết hoá học - Chương 2

NGUYÊN TỬ Cơ sở lý thuyết cơ bản nhất về cấu tạo vật chất - đó là khả năng phân chia vật lý các chất thành những phần nhỏ mà mỗi phần vẫn giữ nguyên tính chất hoá học của nó. Các phần nhỏ đó được gọi là phân tử. Nếu tiếp tục phân chia phân tử thì nhận được những phần nhỏ hơn - đó là những nguyên tử. Một loạt các phát hiện vào cuối thế kỷ thứ XIX và đầu thế kỷ thứ XX đã cho thấy rằng nguyên tử có cấu tạo rất phức...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình cơ sở lý thuyết hoá học - Chương 2 Chương 2 CẤU TẠO NGUYÊN TỬ2.1. NGUYÊN TỬ Cơ sở lý thuyết cơ bản nhất về cấu tạo vật chất - đó là khả năng phân chia vật lýcác chất thành những phần nhỏ mà mỗi phần vẫn giữ nguyên tính chất hoá học của nó.Các phần nhỏ đó được gọi là phân tử. Nếu tiếp tục phân chia phân tử thì nhận được nhữngphần nhỏ hơn - đó là những nguyên tử. Một loạt các phát hiện vào cuối thế kỷ thứ XIX vàđầu thế kỷ thứ XX đã cho thấy rằng nguyên tử có cấu tạo rất phức tạp. Khi cho dòng điện đi qua chất khí và chất lỏng người ta nhận thấy trong cả phân tửlẫn nguyên tử đều có một thành phần chung - đó là điện tử. Bằng phương pháp dòng catôtđã xác định được điện tử có khối lượng 9,1095. 10-28gam và có điện tích -1,6.10-19Culong. Bằng phương pháp cho dòng điện đi qua dung dịch điện li cũng đã mở ra các địnhluật điện phân và phát hiện ra sự tồn tại các nguyên tử mang điện tích dương và mangđiện tích âm (các cation và anion). Kết quả các thực nghiệm trên đây đã cho thấy rằng nguyên tử được cấu tạo rấtphức tạp từ một thành phần là điện tử mang điện tích âm và một phần khác mang điệntích dương. Vậy vấn đề đặt ra là quan hệ sắp xếp như thế nào giữa điện với phần mangđiện tích dương của nguyên tử? Để trả lời câu hỏi này, trên cơ sở của các thí nghiệm cácnhà khoa học đã đề nghị các mô hình cấu tạo nguyên tử.2.2. MÔ HÌNH NGUYÊN TỬ CÓ HẠT NHÂN:2.2.1. Mô hình Thomson Thomson nhận thấy rằng khi dùng một chùm tia X bắn phá qua lá kim loại mỏngthì chùm tia X bị tán xạ không lớn lắm khỏi hướng đi ban đầu. Từ thí nghiệm nàyThomson đã đề nghị mô hình : Nguyên tử là một hình cầu điện tích dương được gắn vớinhững hạt electron điện tích âm. Các phần tử tích điện dương cũng như các electron phântán đều trong một khối cầu trên các lớp vỏ đồng tâm khác nhau. 92.2.2. Mô hình Hagaoka : Hagaoka cho rằng nguyên tử được cấu tạo giống như sao Thổ và các quỹ đạochuyển động của nó. Nghĩa là gồm một hình cầu mang điện tích dương và các electronchuyển động theo những quỹ đạo tròn xung quanh.2.2.3. Mô hình Rozơfo (Rutherforrd). Rozơfo làm thí nghiệm bắn phá qua lá vàng mỏng bằng chùm tia a(hình 2.1). Hình 2.1. Sự tán xạ của tia a Kết quả thí nghiệm cho thấy có một số tia a bị lệch khỏi hướng ban đầu, một số tiabị quay trở lại nhưng có góc lệch nhỏ hơn so với độ lệch của electron trong thí nghiệmcủa Thomson. Từ thí nghiệm này, Rozơfo cho rằng phần điện tích dương trong nguyên tửcó khối lượng lớn nhưng có bán kính nhỏ. Rozơfo đặt tên cho phần này là hạt nhân.Rozơfo đã đề nghị mô hình cấu tạo nguyên tử gồm hạt nhân nằm ở trung tâm nguyên tử,xung quanh có các electron chuyển động trên những quỹ đạo giống như các hành tinhquay quanh mặt trời. Ưu điểm: các mô hình nguyên tử trên đây đều đã cho thấy cấu tạo của nguyên tửgồm có hai phần cơ bản: vùng trung tâm điện tích dương (hạt nhân) và vùng chuyển độngxung quanh hạt nhân mang điện tích âm (electron). Nhược điểm: Có hai nhược điểm chính:- Không giải thích được độ bền vững của nguyên tử. Khi quay quanh hạt nhân, electroncần phải bức xạ một phần năng lượng dưới dạng sóng điện từ. Điều này dẫn đến sự mấtcân bằng giữa lực hút tĩnh điện của electron với hạt nhân và lực hướng tâm. Kết quả làelectron bị gắn vào hạt nhân, chuyển động bị triệt tiêu.- Không giải thích được phổ của nguyên tử - vạch ánh sáng chứa tất cả các màu sắc củacầu vồng. Theo mô hình của Rozơfo, electron bức xạ năng lượng một cách liên tục nên 10phổ của nó cũng phải có các vạch liên tục cách đều nhau. Thực tế cho thấy rằng, phổ củacác nguyên tử không phải là những vạch liên tục cách đều nhau (hình 2.2). Xanh Âoí Têm Hδ Hγ Hβ H Hα 8 700 650 600 550 500 450 400 350 nm Hình 2.2 Phổ của nguyên tử hyđro Mặt khác, các nguyên tố khác nhau có phổ nguyên tử hoàn toàn khác nhau.2.3. MÔ HÌNH NGUYÊN TỬ CỦA BOHR2.3.1. Thuyết Planck về lượng tử năng lượng Năm 1900, khi quan sát hiện tượng hấp thụ và bức xạ ánh sáng của các vật đentuyệt đối, Planck nhận thấy rằng ánh sáng tham gia từng phần nhỏ năng lượng vào cáchiện tượng trên. Những phần nhỏ năng lượng này ...