Föreläsning 7 Molekyler

HTML
DOWNLOAD

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Föreläsning 7 Molekyler"

Thomas Berg
för 8 år sedan
Visningar:

1 Föeläsning 7 Molekyle Joniska bindninga Kovalenta bindninga Vibationsspektum Rotationsspektum Fyu0- Kvantfysik

2 Kovalenta och joniska bindninga Atomena få en me stabil odning av elektonena i de yttesta skalen genom att växelveka med vaanda. Kovalenta bindninga bildas om elektone delas mellan atome. Joniska bindninga bildas om elektone övefös fån en atom till en annan. Fyu0- Kvantfysik

3 Animation av bilden av en jonisk bindning Na och Cl atome växelveka. lektonen i en Na atom övefös till en Cl atom. Na + och Cl - jone poduceas. Jonena attaheas till vaanda. n stabil NaCl föening bildas. Fyu0- Kvantfysik

4 Vad ä kostnaden av en jonisk bindning? Positiv jon, t.ex. Na + Joniseingsenegi måste tillföas fö att figöa en elekton fån det yttesta skalet. negin som kävs fö att befia en elekton fån en neutal atom (1:e joniseingsenegi) Na+ joniseingsenegi 5.138eV Negativ jon, t.ex. Cl - lektonen attaheas av känan. negin släpps ut nä en elekton tillsätts till en neutal atom (1:e elektonaffinitet) Fö Cl- elektonaffinitet ev Däfö, fö att skapa Na + och Cl - kävs enegin: 5.138eV ev1.55 ev. Fyu0- Kvantfysik

5 Joniska bindninga Betakta en växelvekan mellan Na + och Cl - jone -e Den potentiell a enegin (stoa ) : U (7.1) Na + Cl - 40 Kaften bli minde attaktiv näsom minskas. Om < 0 bli kaften epulsiv på gund av en övelappning av elektonmolnena. F() U() Kaft Potentiell enegi 0 0 U 0 0 avståndet på jämvikt Fyu0- Kvantfysik

6 Fåga Beäkna den potentiella enegin av ett system av Na + and Cl - jone som ha en 0.4nm sepaation. P 1 4πε e 0 10 J eV 9 (Nm C - ) ( C) m Mätning -5.7eV. Skillnaden på gund av övelappande elektonmolnen (en jon ä ingen punktladdning). Fyu0- Kvantfysik

7 Bindningsenegi negin som kävs fö att byta lös en molekyl och bilda neutala atome. B elektonaffinitet potentiell enegi i jämvikt joniseingsenegi (7.) NaCl ha bindingsenegi : B ev Fyu0- Kvantfysik

8 Fåga (a) Bestäm den potentiella enegin av en K + jon och en B - jon som sepaeas vid 0.9nm (avståndet på jämvikt) i en KB molekyl. (b) Joniseingsenegin av K ä 4.3 ev.b ha en elektonaffinitet av 3.5 ev. Uppskatta bindningsenegin av en KB atom. Fövänta ni e att svaet ska vaa stöe elle minde än den vekliga bindningsenegi? a P e 4πε ( ) 9 0 ( b) B affinitet P J ev joniseing senegi Fyu0- Kvantfysik

9 Animation av en kovalent bindning p p e - e - lektone fån vaje väteatomen delas fö att bilda en stabil väteatom. Kovalentbindninga bildas med ett elektonpa i samma ymdtillstånd. lektonena måste ha motsatt spinn. Kovalent bindningsstuktu föklaas av Paulispincip. Fyu0- Kvantfysik

10 Kovalent bindninga Si Komplicead stuktu: t.ex. gupp IV Si-kystal. Det finns ingen definitiv skillnad mellan kovalenta och joniska bindninga. Det finns ofta en öveföing av en del av en elekton mellan två atome. Fyu0- Kvantfysik

11 Rotationseneginivåe Atome ha eneginivåe, molekyle också! Betakta en diatomiskmolekyl som bestå av atome med massona m 1 och m. 0 m 1 och m otea unt dess gemensamma masscentum. Systemets enegi: L I (7.3) Fyu0- Kvantfysik

12 I Röelsemängdsmomentet kvantiseas: L - l( l l( l + 1) h - h + 1) I ( l 01,,, 3) ( l 01,,, 3) (7.4) (7.5) m 1m educead massa m (7.7) 10 - m 1 + m h I l4 6- h kv. 7.5 ge otationseneginivåe 3- - h h 0 I I I m 0 (7.6) l3 l l1 l0 Fyu0- Kvantfysik

13 Fåga Avståndet mellan känona i en kabonmonoxid-molekyl (CO) ä 0.118nm. Massan av en kabonatom 1u1.991x10-6 kg. Massan av en syeatom ä u.656x10-6 kg. (a) Bestäm enegin av den te lägsta otationseneginiveåna. (b) Bestäm våglängden av fotonen som emitteas i övegången l till l1 tillstånden. ( a ) I Rotationse l (b) l ( l 0 λ l ( l + 1)( h / I + 1) ,1, 0 Fotonens hc m negi π ) enegi 10 3 J mev l ( l 6 kgms l ( l (0.118 ( ) ( ) mev mev ) mev mm ) ) Fyu0- Kvantfysik

14 Vibationseneginivåe n n + k 1 h - ω n + kaftkonstant 1 h - k m (7.8) Atomena kan vibea i en dimension. Övegångsenegiföänding hω - (7.9) Fyu0- Kvantfysik

15 Fåga Skillnaden mellan vibationseneginivåe i CO ä Bestäm konstant k ev k ' m ) ( ( h/ Nm π ) Fyu0- Kvantfysik

16 Vibation-otationspektum n+1 n+1 Skillnaden mellan vibationseneginivåe > Skillnaden mellan otationsneginivåe n enkel diatomisk molekyl ha vibationsoch otationsnivåe. l-1 l+1 Det finns egle fö övegånga. l0 n l ± 1 (otationsspektum) n n n 1 (vibationsspektum,fotonabsoption) 1 (vibationsspektum,fotonemission) Fyu0- Kvantfysik

17 Vibations-otationsspektum av HCL toppa pga n0 till n1 Cl 35 och Cl 37 isotope l1 l0 l-1 (föbjuden övegång) Fyu0- Kvantfysik

18 Fåga Betakta en CO molekyl. Bestäm våglängden av en foton som emitteas nä vibationsenegin föändas och otationsenegin ä (a) noll i böjan och (b) noll till slut ev mev (vibation (otation ) l 1 till l 0 elle l 0 till l 1) (a) övegång Fotonens hc (b) övegång Fotonens hc l 0 till l 1 enegi l 1 till l 0 enegi ev 4.618m ev m Fyu0- Kvantfysik

Relevanta dokument

UPPGIFT 1. F E. v =100m/s F B. v =100m/s B = 0,10 mt d = 0,10 m. F B = q. v. B F E = q. E

UPPGIFT 1. F E. v =100m/s F B. v =100m/s B = 0,10 mt d = 0,10 m. F B = q. v. B F E = q. E UPPGIFT 1. B 0,10 mt d 0,10 m F B q. v. B F E q. E d e + + + + + + + + + + + + + + + + + + F E F B v 100m/s E U / d - - - - - - - - - - - - - - - - - F B F E q v B q U d Magnetfältsiktning inåt anges med