Download miễn phí Giáo trình Hóa lượng tử



Vỏ hoá trị là những vỏ của các nguyên tử ở trạng thái cơ bản. Số electron
chiếm những AO hoá trị gọi là những electron hoá trị.
Theo thuyết V.B, liên kết cộng hoá trị giữa hai nguyên tử được hình thành khi 2
electron tham gia liên kết có spin đối song, như vậy 2 electron đó phải là 2 electron độc
thân. Vì nếu một trong hai electron đã ghép đôi thìelectron thứ 3 sẽ có spin song song
với một trong hai electron kia, nên không thể hình thành liên kết. Như vậy, theo V.B
hoá trị (cộng hoá trị) của một nguyên tố là số liênkêt cộng hoá trị mà nguyên tử của
nguyên tố đó có thể tạo thành với các nguyên tử khác, về nguyên tắc nó bằng số
electron độc thân của các vỏ hoá trị


http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2014-02-25-giao_trinh_hoa_luong_tu.284vqZfb4U.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-60764/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

đã thiết lập thang độ âm điện và đ−ợc dùng phổ biến trong hoá học.
Công thức tính độ âm điện theo Pauling:
XA - XB = 0,208∆ (6.46)
Hay: XA - XB = 0,208 [EA - B - {EA - A. EB - B}
1/2]1/2 (6.47)
Với EA - A, EB -B, EA - B là năng l−ợng liên kết của A - A, B - B, A - B (Kj/mol).
Trị số 0,208 đ−ợc đ−a vào để chuyển đơn vị Kj/mol thành eV.
Các giá tị năng l−ợng liên kết đ−ợc xác định từ nhiệt động lực học hoá học. Do
đó, thang độ âm điện Pauling dựa vào nhiệt động lực học hoá học.
Theo thang độ âm điện Pauling, độ âm điện của H đ−ợc lấy là 2,1eV; và từ các
giá trị năng l−ợng liên kết ng−ời ta tính toán độ âm điện của các nguyên tố hoá học.
Giá trị độ âm điện của một số nguyên tố theo thang Pauling:
Nguyên tố X (eV) Nguyên tố X (eV)
H 2,1 F 4,0
C 2,5 Cl 3,0
N 3,0 Br 2,8
O 3,5 I 2,5
6.8.3. Thang độ âm điện theo R.S.Mulliken
Công thức tính độ âm điện theo Mulliken:
Xi = 2
ii EI + (6.48)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered phiên bản -
92
Ii: thế ion hoá của nguyên tố i
Ei: ái lực electron của nguyên tố i
Ii, Ei là những giá trị đ−ợc xác định bằng thực nghiệm
Nh− vậy, từ các giá trị về năng l−ợng ion hoá I và ái lực electron E của một
nguyên tố, có thể tính đ−ợc độ âm điện của nguyên tố đó.
Giá trị độ âm điện của một số nguyên tố theo Mulliken:
Nguyên tố I (eV) E (eV) X
Li 5,40 0,54 2,47
H 13,60 0,75 7,17
Cl 13,00 3,61 8,31
F 17,40 3,45 10,42
Tuy nhiên, rát khó đo đ−ợc chính xác các giá trị ái lực electron của nhiều
nguyên tố, nên các giá tị của độ âm điện theo thang Mulliken không đầy đủ.
6.8.4. Thang độ âm điện theo I. Kobski
Năm 1960 I.Kobski và cộng sự đ−a ra biểu thức tính độ âm điện bằng đạo hàm
bậc nhất của năng l−ợng theo điện tích:
X =
dq
dE
(6.49)
Với E(q) = a + bq + cq2 + dq3 + ...
Nh−ng để tính độ âm điện ng−ời ta chỉ lấy 3 trị số đầu.
E(q) = a' + b'q + c'q2
X =
dq
dE
= b' + 2c'q (6.50)
Hay X = a + bq (6.51)
A là độ âm điện vốn có của nguyên tử
B là hệ số điện tích, do đó cho biết ảnh h−ởng của điện tích đến độ âm
điện.
Từ (6.33) cho thấy nếu q 0 thì X tăng.
Năng l−ợng E(q) phụ thuộc vào trạng thái hoá trị, do đó độ âm điện phụ thuộc
vào trạng thái hoá trị.
Độ âm điện của một số trạng thái hoá trị của C và N ( tính theo thang Pauling)
Trạng thái Sp3 Sp2 Sp
C 2,48 2,75 3,29
N 3,68 3,94 4,68
Simpo PDF Merge and Split Unregistered phiên bản -
93
Từ bảng trên ta thấy, tỉ lệ s trong trạng thái lai hoá tăng lên, tức là vỏ s gần hạt
nhân hơn nên làm tăng khả năng hút electron, do đó sp > sp2 > sp3.
Vì vậy, ở các biểu thức trên, độ âm điện của nguyên tố cần đ−ợc chỉ rõ ở
trạng thái hoá trị.
Cho đến nay có nhiều ph−ơng pháp khác nhau để xác định độ âm điện. Tuy
nhiên, thang độ âm điện theo Pauling đ−ợc sử dụng rộng rãi nhất.
Sử dụng giá trị độ âm điện cho phép ta đoán đ−ợc bản chất của một liên kết
hoá học: Liên kết ion hay liên kết cộng hoá trị.
Ng−ời ta đ−a ra biểu thức tính % đặc tính ion của một liên kết nh− sau:
% ion = 16(XA - XB) + 3,5 (XA- XB)
2 ( 6.52)
Nh− vậy, có thể kết luận rằng hai nguyên tố có độ âm điện rất khác nhau sẽ tạo
thành liên kết ion; còn hai nguyên tố có độ âm điện bằng nhau sẽ tạo thành liên kết
cộng hoá trị. Nếu mức chênh lệch về độ âm điện của hai nguyên tố là đáng kể thì hình
thành liên kết phân cực.
Tuy nhiên, vì giá trị độ âm điện là khác nhau đối với các nguyên tố khác nhau,
nên không có liên kết nào là cộng hoá trị tuyệnt đối (ngoại trừ phân tử hai nguyên tử
đồng hạch) hay ion tuyệt đối. Do vậy hầu nh− tất cả các liên kết hoá học đều có đặc
tính ion.
6.9. Số hạng nguyên tử
6.9.1. Mô hình liên kết Russell - Saunders. Sự cộng hợp các momen
Đối với các nguyên tử nhiều electron ngoài t−ơng tác electron- hạt nhân, còn
xuất hiện các t−ơng tác phức tạp nh− t−ơng tác đẩy giữa các elctrron, t−ơng tác spin-
obital. Do đó, nếu không tính đến các t−ơng tác này thì tất cả các trạng thái khác nhau
của một cấu hình electron của nguyên tử đều suy biến, tức là có mức năng l−ợng bằng
nhau. Khi tính đến những t−ơng tác giữa các electron sẽ dẫn đến sự giảm suy biến một
phần trong nguyên tử nhiều electron.
Nh− vậy toán tử H đầy đủ của hệ nhiều electron sẽ là:
SO
N
ji ji
N
i
i H
r
e
r
Ze
m
H ˆ)
2
(ˆ
,
22
2
2
++−∇−= ∑∑
<
ℏ
(53)
Với HS.O là toán tử t−ơng tác spin-obital.
Tuy nhiên, vì t−ơng tác spin-obital có tính chất từ, đối với các nguyên tử nhẹ và
nguyên tử trung bình thì t−ơng tác spin - obital yếu hơn t−ơng tác tĩnh điện giữa các
electron. Do đó trong tr−ờng hợp gần đúng ng−ời ta xem t−ơng tác spin-obital là không
đáng kể và tạm thời bỏ qua HSO. Sự gần đúng này gọi là sự gần đúng Russell-Saunders
và trạng thái nguyên tử trong tr−ờng hợp này gọi là trạng thái liên kết Russell-
Saunders.
Trạng thái liên kết Russell-Saunder hay còn gọi là sơ đồ lắp ghép Russell-
Saunder dựa trên phép cộng các momen động l−ợng obital li và các momen động l−ợng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered phiên bản -
94
spin si dẫn đến momen động l−ợng obital tổng L và momen động l−ợng spin tổng S ,
cũng nh− momen toàn phần J của toàn nguyên tử. Do đó sơ đồ lắp ghép này còn gọi
là sơ đồ lắp ghép L – S.
a. Momen động l−ợng obital tổng của nguyên tử hay ion
Momen động l−ợng obital tổng của nguyên tử hay ion đ−ợc xác định theo hệ
thức:
L

= ∑ l

i (6.54)
Độ lớn của vectơ momen động l−ợng obital tổng đ−ợc xác định bằng hệ thức:
L

= )1( +LL . ℏ (6.55)
L : Số l−ợng tử obital của nguyên tử hay ion.
L = ∑ li ; ∑ li- 1 ; ∑li- 2 ...
Mỗi trạng thía của L đặc tr−ng cho một trạng thái của toàn nguyên tử hay ion:
L 0 1 2 3 4 5 6 7 8…
Trạng thái S P D F G H I K L…
b. Momen spin tổng của nguyên tử hay ion
Ta có: S

= ∑ s

i (6.56)
S

= )1( +SS ℏ (6.57)
Trong đó si là momen động l−ợng spin của electron i; S là số l−ợng tử spin của
nguyên tử hay ion ( S = ∑si ). S có thể nhận các giá trị bán nguyên, nếu hệ có số lẻ
electron: 1/ 2, 3/2, 5/2, 7/2... và các giá trị nguyên, nếu hệ có số chẵn e: 0, 1, 2, 3, ...
c. Các thành phân hình chiếu của momen động l−ợng obital tổng và momen
động l−ợng spin tổng
Hình chiếu của momen động l−ợng spin tổng trên trục Z bằng tổng các hình
chiếu lzi của các electron i
LZ = ∑ lZi = ML h ; ML = ∑ mli (6.58)
ML là số l−ợng tử từ obital của nguyên tử hay ion, ứng với một giá trị của L có
(2L + 1) giá trị của ML từ +L đến - L, kể cả giá trị bằng 0.
T−ơng tự đối với hình chiếu của vectơ spin tổng của nguyên tử hay ion trên trục
Z:
SZ = ∑ sZi = MS.h ; MS = ∑ mSi (6.59)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered phiên bản -
95
MS là số l−ợng tử từ spin tổng của nguyên tử hay ion, −nghs với một giá trị S, MS
nhận (2S+1) giá trị từ - S đến + S, hai giá trị cách nhau một đơn vị. Khi S bán nguyên,
MS không có giá trị bằng không.
d. Momen toàn phần J của nguyên tử
J là tổng của các momen L và S
LSJ

+=
)1( += JJJ

ℏ (6.60)
J đ−ợc gọi là số l−ợng tử nội c

---