Atom - és Elektronpályák

Néhány fogalom: Csomósík: A csomósík nagyon fontos fogalom ennél a témánál. A csomósík az a sík, amely tartalmazza az atommagot, és ahol az elektron megtalálási esélye, valószínűsége 0%. Alhéj:A különböző atompályák alhéjakba tömörülnek. Egy alhéjba tartoznak az azonos nagyságú és alakú atompályák. Megkülönböztetünk s, p, d, és f alhéjat. Ez azokra az elemekre vonatkozik, amelyek a periódusos rendszerben benne vannak. Vannak még alhéjak, ezekkel kapcsolatban hipotézisek, de anyag, atom, ami több ilyen alhéjfajtát tartalmazna, olyan nincs.

Atompálya: Az atompálya az a térrész, amelyen az elektron megtalálási valószínűsége 90%, ugyanis nem mindig az atompályán kering, hanem van hogy picit beljebb, közelebb az atommaghoz, kijjebb viszont sosem található meg. Ez azt jelenti, hogy az elektronról, ha tudnánk képeket, fotókat készíteni, akkor 100 képből 90-en az atompálya valamelyik részén található. http://www.puskas.hu/diak_erettsegi/anyagok/Fizika_2007/temak/23_atomfizika/temakor.htm

Az atomfizika területén, az elektronszerkezet az elektronok elhelyezkedését jelenti az atomokban, a molekulákban vagy más testekben. Az elektronszerkezet határozza meg az atomok és molekulák viselkedését. Az egyes elektronok elhelyezkedését elektronpályáknak nevezzük.

Az atom felépítése A Pauli-elv kimondja, hogy az atomban nem lehet két olyan elektron, amelynek mind a négy kvantumszáma megegyezik. Minimum ellentétes spinű elektronoknak kell lennie. Így a spinkvantumszám eltér mindig.

A Hund-szabály szerint az alhéjakon úgy helyezkednek el az elektronok, hogy közülük minél több párosítatlan legyen. Sokan azt mondják "ez a buszos hasonlat", vagyis (hogy könnyebb legyen elképzelni) van egy busz, azon a székek párban vannak, és az emberek mindig arra törekszenek, hogy egyedül üljenek le. Ha már csak egy másik ember mellett van hely, akkor kezd feltöltődni a többi szék. Ez azért van így az elektronoknál, mert azonos töltésűek, így taszítják egymást. Hogy a taszítás kisebb legyen, az elektronok minél távolabb helyezkednek el, arra "törekszenek", hogy páratlanul keringjenek az atompályákon.

Az Energiaminimum elve kimondja, hogy az elektronok a legalacsonyabb energiájú szabad helyet foglalják el az atomban. Az elektronok mindig a legkisebb energiaszintű alhéjat próbálják feltölteni.

Az elektronoknak két energiafajtájuk van: A helyzeti energia: ami nem más, mint az atommagtól való távolság. Minél messzebb van az elektron az atommagtól, annál nagyobb a helyzeti energiája. A mozgási energia: amely függ az atompálya csomósíkjainak számától. Minél több a csomósík, annál nagyobb az mozgási energia. Gyakorlati példa, ami megkönnyíti az elképzelést: Van egy legyünk, amely a szabadban röpköd össze-vissza. Bezárjuk ezt a legyet egy üvegbe, ahonnan nem tud kijönni. Kisebb lesz a mozgástere, ezért gyorsabban fog röpködni. Az elektronnal is ez történik.

Az atomok elektronszerkezetét az alhéjakból jellemezzük és állapítjuk meg. Az alhéjak energiaszintjét az "n+l" egyenlettel kapjuk meg, ahol az "n" a héj sorszáma, az "l" pedig a csomósíkok száma. A csomósíkok száma pedig "n-1". A két képletet egyesítve kapjuk meg a következőt: "n+(n-1)". Így kapjuk meg az egyre növekvő energiaszintű pályákat a következő sorrendben (legkisebb energiaszinttől a legnagyobbig): 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

Kvantumszámok Egy elektron állapotát egy atomban, illetve egy atompálya tulajdonságait kvantumszámokkal jellemezhetjük. Főkvantumszám: Az elektronnak az atommagtól való átlagos távolságát jellemzi. Minél nagyobb a főkvantumszám értéke, az elektron mozgása annál nagyobb térrészre terjed ki. Jele n. Értéke lehet 1, 2, 3…

Mellékkvantumszám: Az elektron mag körüli mozgásából származó impulzusmomentumát illetve atompálya térbeli alakját jellemzi. Az adott pályán található elektron energiája a pálya alakjától is függ. Jele: l. Értéke 0, 1, 2, … n-1 lehet (n a főkvantumszám). A mellékkvantumszámok helyett gyakran azok betűjeleit használjuk. Egy héjon belül az azonos mellékkvantumszámú pályák alhéjakat alkotnak.

Mágneses kvantumszám: Az elektron mag körüli mozgása miatt mágneses nyomaték is keletkezik. A mágneses kvantumszám az elektron pályamozgásából adódó mágneses momentumot jellemzi. Az adott mellékkvantumszámú atompálya térbeli irányát is megadja. Jele: m. Értéke egy egész szám -l-től +l-ig. Ha a mellékkvantumszám 1, a mágneses kvantumszám 1, 0, vagy -1 lehet. Egy p pálya háromféleképpen helyezkedhet el a térben. d pályából ötféle (m = 2, 1, 0, -1, -2), f pályából hétféle (m = 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3) létezik.

Spinkvantumszám: Az elektronoknak a pályamozgásukon kívül is van egy saját impulzusmomentumuk. Az elektron úgy viselkedik, mint egy elemi mágnes, amely a külső mágneses térben csak kétféleképpen állhat be: Az erővonalakkal ellentétes vagy megegyező irányban. Értéke -½ vagy +½ lehet.

Köszönöm a figyelmet Készítette : Pákozdi Bettina 2010.03.07. 12/c