Az anyagok makroszkopikus tulajdons�gai, a k�miai �sszet�telre, a k�miai reakci�k sebess�g�re �s egyens�ly�ra vonatkoz� t�rv�nyek �ltal�ban �rtelmezhet�k a Dalton-f�le hipot�zis �s elemfogalom alapj�n. Nem �rtelmezhet�k viszont az atomokat �sszekapcsol� er�k, a molekul�k stabilit�sa, a k�miai k�t�s, a k�t�st�vols�gok �s a k�t�si sz�gek. A Bohr-f�le atommodell viszonylag j�l le�rja a hidrog�natom elektronj�nak viselked�s�t, de nagyobb rendsz�m� elemekn�l m�r csak a kvantummechanikai modell alkalmazhat�.

Kvantummechanikai atommodell jellemz�i

• Az atomhoz k�t�tt elektronok viselked�se �ll�hull�mok kialakul�s�val �rhat�k le.
• Egy p⁺, n �s e^--okb�l �ll� rendszer �llapot�t az �n. �llapotf�ggv�ny, vagy m�s n�ven hull�mf�ggv�ny �rja le.
• A k�l�nb�z� hull�mf�ggv�nyek az �n. Schr�dinger-egyenlet megold�sai (28. �bra).

28. �bra. Erwin Schr�dinger 1927-ben �ll�totta fel a t�rbeli �ll�hull�mok le�r�s�ra alkalmas egyenlet�t, ahol Y az elektron �llapot�ra jellemz� hull�mf�ggv�ny (az x, y �s z der�ksz�g� t�rkoordin�t�k f�ggv�nye), m az elektron t�mege, ha a Planck-f�le �lland�, E �s E_p r�szecske teljes �s potenci�lis energi�ja az adott k�r�lm�nyek k�z�tt.

Az �llapotf�ggv�nynek nincs �n�ll� fizikai jelent�se, csup�n matematikai absztrakci�. A megold�sok arra vonatkoznak, hogy az elektron milyen val�sz�n�s�ggel tal�lhat� az atom egy megadott hely�n. Az elektron p�ly�ja az atomban, teh�t nem k�r vagy ellipszis alak� p�lyavonalat jelent, hanem a negat�v t�lt�s s�r�s�geloszl�s�nak szimmetri�j�t a mag g�mbszimmetrikus pozit�v er�ter�ben (29. �bra).

29. �bra. A negat�v t�lt�s s�r�s�geloszl�s�nak szimmetri�ja a mag g�mbszimmetrikus pozit�v er�ter�ben

Forr�s: http://www.uiowa.edu/~c004132/ATOMIC_ORBITALS.html

Kvantumsz�mok

Az atommag er�ter�ben mozg� elektronok �llapota n�gy adattal, a Schr�dinger-egyenletb�l ad�d� kvantumsz�mokkal jellemezhet�.
 
 
 

10. t�bl�zat. A kvantumsz�mok megengedett �rt�kei

• F�kvantumsz�m (n) - �tlagos t�vols�g
• Mell�kkvantumsz�m (l) - t�rbeli alak
• M�gneses kvantumsz�m (m) - m�gneses momentum
• Spinkvantumsz�m (s) - perd�let (A spinkvantumsz�m nem k�vetkezik a hull�megyenletb�l.)

Atomp�ly�k

Az n, l, m megengedett �s �sszef�gg� �rt�keivel, egy-egy atomp�ly�t hat�roznak meg (1s, 2s, stb.).
 
 

11. t�bl�zat. Az elektronok maxim�lis sz�ma egy-egy atomp�ly�n

Atomp�ly�kon - a kvantummechanika szerint - azt a burkol� fel�letet (t�rr�szt) �rtj�k, amelyen bel�l az atommag er�ter�ben mozg� elektron 90 %-os val�sz�n�s�ggel tart�zkodik.

Gyakorl�si lehet�s�g a k�vetkez� c�meken:

Az atomp�ly�k energi�ja

• P�lyaenergi�nak (E_p) azt az energi�t nevezz�k, amellyel egy atomban az elektron egy adott p�ly�n k�tve van.
• Ha n kicsi Þ E_p nagy.
• Az atomp�ly�k energi�ja n�veked� sorrendben a k�vetkez�: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s stb.
• Ha a Pauli-elvet is figyelembe vessz�k, minden elemnek megadhat� a csak r� jellemz� elektronszerkezete (pl. C, 1s², 2s², 2p²).
• Az elektronburok ki�p�l�s�n�l az energiaminimumra t�rekv�s elv�t �s a Hund-szab�lyt is figyelembe kell venni.

A peri�dusos rendszer szab�lyszer�s�gei az elektronburok fokozatos ki�p�l�s�nek figyelembev�tel�vel �rtelmezhet�k* (12. t�bl�zat).
 
 
 

12. t�bl�zat. Az atomok elektronh�jainak ki�p�l�se a peri�dusos rendszerben

Gyakorl�si lehet�s�g:

http://www.webelements.com/

Atomsz�nk�pek

Az atom elektronszerkezet�nek felder�t�s�hez els�sorban a sz�nk�pelemz�s sor�n megfigyelt jelens�gek vezettek. Ha valamely atom egy energiakvantumot (fotont) nyel el, akkor gerjesztett �llapotba ker�l. Ha a gerjesztett atom visszat�r alap�llapotba, elektrom�gneses sug�rz�st bocs�t ki. Ezt a sug�rz�st spektroszk�ppal vizsg�lva, a m�szer sk�l�j�n vonalak jelennek meg (vonalas sz�nk�p, vonalas spektrum). A sug�rz�s energia szerinti sz�tbont�s�t spektroszk�ppal v�gzik (30.�bra).

30. �bra. A spektroszk�p v�zlata

Az �gy nyert sz�nk�pek az al�bbiak szerint csoportos�that�k:

• folytonos (izz� szil�rd, foly�kony anyagok),
• s�vos (izz� g�zmolekul�k),
• vonalas (kis nyom�s� g�zok, g�z�k),

   

31. �bra. Vonalas spektrumok

http://onsager.bd.psu.edu/~jircitano/periodic4.html

 

Az egyes elemeknek a vonalas spektrumuk (31. �bra) annyira jellemz�, hogy annak alapj�n az illet� elemet azonos�tani lehet.

Gyakorl�si lehet�s�g:

http://chemscape.santafe.cc.fl.us/chemscape/catofp/measurep/spectro/spectrs3.htm

    Forr�s: http://onsager.bd.psu.edu/~jircitano/periodic4.html

Ionok k�pz�d�se atomokb�l

Az atomsz�nk�pekn�l a sorozathat�ron t�li spektrum m�r folytonos. Az atomban k�t�tt elektron energi�ja nem lehet tetsz�leges, azonban az ioniz�ci�t k�vet�en a szabad elektron b�rmilyen kinetikus energi�j� lehet (32. �bra). Valamely semleges atom egyik elektronja lev�laszt�s�hoz sz�ks�ges legkisebb energi�t ioniz�ci�s energi�nak nevezz�k (E_i; kJ/mol).

E_i1 < E_i2 < E_i3 <....

A t�m�r�l Bodonyi Ferenc - Pitter Gy�rgy: K�miai �sszefoglal� ny�jt r�szletes ismeretet.

Elektronaffinit�s

Az az energia, amely akkor szabadul fel, amikor egy atom elektronfelv�tellel ionn� alakul (E_a; kJ/mol).

Elektronegativit�s

Azt az er�t, amellyel egy atom a k�miai k�t�sben, a megfelel� p�ly�hoz tart�z� elektronokat mag�hoz vonzza, elektronegativit�snak (EN) nevezz�k (33. �bra).

33. �bra. �sszef�gg�s a k�t�sben r�sztvev� atomok elektronegativit�sa �s a k�t�st�pus k�z�tt