پاورپوینت خواص تناوبی عنصرها

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

شیمی مواد معدنی صنعتی

اسلاید 2 :

فصل اول
خواص تناوبی عنصرها

اسلاید 3 :

شرح مختصر جدول تناوبي
لاووازيه دانشمند فرانسوي، اولين كسي بود كه عناصر راطبقه بندي نمود.
او عناصر را به دودسته كلي تقسيم كرد. دسته اول، عناصري كه در تركيب با اكسيژن، اسيدها رابه وجود
مي آورند، عناصرغيرفلزي و دسته دوم كه در واكنش با اكسيژن چنين خصلتي ندارند، عناصرفلزي نام گرفتند.
برزيليوس براساس نظريه الكتروشيميايي، عناصررابه دودسته فلزات و غيرفلزات تقسيم بندي كرد
مندليف 60عنصر را برحسب افزايش وزن اتمي طبقه بندي نمود و متوجه شد كه عناصرمشابه با خواص شيميايي مشابه در كنار يكديگر قرار ميگيرند.

اسلاید 4 :

خواص تناوبي عنصرها با توجه به محل آنها در جدول تناوبي و بررسي تغييرات كلي اين خواص
آرايشهاي الكتروني اتمها يك تغيير تناوبي را با افزايش عدد اتمي (بار هسته) به نمايش ميگذارند. اين خواص، كه به طور تناوبي در جدولي كه بر حسب عدد اتمي مرتب شده است تكرار ميشود، به ترتيب مرتب شدن لايههاي كوانتايي تغيير ميكنند.

اسلاید 5 :

به طور كل
در جدول تناوبي، آندسته از عناصر كه تعداد لايههاي مجاز الكتروني آنها با هم برابر و عدد كوانتومي اصلي لايه ظرفيت آنها يكسان باشد، يك دوره را در جدول تناوبي
تشكيل ميدهند.
در هر دوره تناوبي،با پرشدن لايههاي الكتروني كوانتايي نهايتا آرايش الكتروني به صورت s2p6 درآمده و به آرايش و ساختمان يك گاز بياثر ختم ميشود.

اسلاید 6 :

عناصري كه آرايش الكتروني يكسان در لايه ظرفيت خود داشته باشند، در جدول تناوبي تشكيل يك گروه را داده و در زير هم و در يك ستون قرار ميگيرند

اسلاید 7 :

بار مؤثر هسته و نحوه محاسبه آن:
در اتم هاي چند الكتروني، بار منفي هر الكترون، مقداري از بار مثبت آن اتم را خنثي كرده و از تاثير تمام بار مثبت هسته، بر الكترونهاي باقيمانده، ميكاهد. اين تاثير را اصطلاحاً اثر پوششي مينامند.
مقداري از بار مثبت هسته كه پس از تاثير اثر پوششي الكترونهاي پوشش دهنده، از بار حقيقي هسته اتم براي الكترون مورد نظر باقي ميماند، بار موثر هسته ناميده مي شود.

اسلاید 8 :

در كل، هر چه اثر پوششي بيشتر باشد، بار موثر هسته، يعني باري كه واقعا باعث جذب الكترونهاي مدار خارجي مي شودكمتر خواهد شد.
رابطه زير ارتباط بين عدد اتمي و بار موثر هسته را نشان مي دهد s ثابت پوششي الكترونهاي ترازهاي پايينتر،z عدد اتمي و z* بار موثر هسته اتم مورد نظر است.
Z* = Z – S

اسلاید 9 :

نحوه محاسبه بار موثر هسته
الف) روش اسليتر:
قواعد اسليتر را براي محاسبه اثر پوششي بصورت زير
مي توان مرتب کرد
اگرالكترون مورد نظر در ترازهاي s يا p قرار داشته باشد :

اسلاید 10 :

1- الكترونهاي موجود در لايههاي الكتروني را به صورت زير مرتب مي كنيم:(1s), (2s,2p), (3s,3p), (3d), (4s,4p), (4d), (4f), (5s,5p),…

2- براي تمام الكترونهايي كه نسبت به الكترون مورد نظر در تراز انرژي بالاتري هستند، ثابت پوششي برابر صفر است.

3- براي هر يك از الكترونهاي ns و np ثابت پوششي s =
0.35 است(اين ثابت براي الكترونهاي موجود در اربيتال 1s، برابر 3/0 است).

4- هر يك از الكترونها در ترازهاي (n-1) ، داراي ثابت پوششي برابر 85/0 = s ميباشند.

5- هر يك از الكترونها در ترازهاي (n-2) و يا پايين تر داراي ثابت پوششي s = 1 ميباشند.

اسلاید 11 :

اگر الكترون مورد نظر در تراز d و يا f باشد، قواعد زير را در نظر ميگيريم:

1- براي هر الكترون موجود در تراز d ويا f،
ثابت پوششي برابر s = 0.35 است.

2- براي الكترونهاي باقيمانده در ترازهاي پايينتر، ثابت پوششي s = 1 است.

اسلاید 12 :

ب : روش كلمانتي و ريموندي
در این روش ثابت پوششي يكساني براي همه الكترونهاي موجود در يك تراز اصلي در نظر گرفته نميشوند و تنها براي الكترونهاي موجود در هر تراز فرعي ، ثابت پوششي ، برابر فرض مي شود ديگر اينكه، الكترونهايي كه نسبت به الكترون مورد نظر در فاصله دورتري نسبت به هسته وجود دارند نيز، در اثر پوششي دخالت داده ميشوند.
در اين روش براي هر اربيتال در هر تراز يك رابطه رياضي در نظر گرفته ميشود :
S3s = 15.505 + 0.0971(N3s) + 0.8433(N3d) + 0.068 (N3f)

اسلاید 13 :

تغييرات بار موثر هسته در طول دورهها و گروههاي جدول تناوبي
در هر دوره، كمترين بار موثر را در فلزات قليايي و بيشترين بار موثر را در گازهاي بياثر توان يافت.

همين روند در مورد عناصر واسطه هر دوره ديده ميشود، اما چندان محسوس نيست به دليل اينكه در اين عناصر لايه فرعي d موقعيت درونيتري دارد.

به طور كل، در طول هر دوره، با افزايش عدد اتمي، بار موثر هسته نيز افزايش مييابد.

در يك گروه از جدول تناوبي، با افزايش عدد اتمي، بار موثر هسته نيز افزايش مييابد.

اسلاید 14 :

تغيير اندازه اتمها برحسب بار موثر هسته
اندازه يونها بوسيله نيروي جاذبهاي كه روي الكترونهاي خارجي
( الكترونهاي لايه ظرفيت) از سوي بار موثر هسته وارد ميشود، تعيين ميگردد.
وارد شدن الكترونها به اربيتالهايي با اثر پوششي ضعيف مانندp، d، f باعث ميشود بار موثر هستهاي در طول يك دوره از جدول تناوبي از چپ به راست افزايش يابد و در نتيجه شعاع كاهش پيدا كند.

در هرگروه نيز از بالا به پايين الكترونهاي لايه والانس يا ظرفيت در اربيتالهايي با عدد كوانتومي اصلي بزرگتر يعني در اربيتالهاي بزرگتر قرار ميگيرند، در نتيجه شعاع افزايش مييابد.

اسلاید 15 :

انرژي يونيزاسيون :
حداقل انرژي لازم براي خارج كردن سستترين الكترون از اتم در حالت پايه و تبديل آن به يون مثبت گازي در همان حالت پايه را « انرژي يونيزاسيون» ميگويند.(IE )

اسلاید 16 :

محاسبه انرژي يونيزاسيون
الف: روش طيف بيني:
انرژي يونيزاسيون عناصر را از روي نتايج طيفي آنها ميتوان به دست آورد
. براي اين منظور ميتوان از فرمول بالمر، فركانس خطوط مشهود را بدست آورد.
mn = R ( 1 / n2 – 1 / m2 )
در اين فرمول « n» تراز ظرفيت و « m» تراز بي نهايت است. « R» ثابت ريدبرگ است. و با توجه به فرمول زير انرژي لازم جهت خارج شدن الكترون از لايه ظرفيت بدست ميآيد.
E = h c = h  × 109678 × z2( 1 / n2 – 1 / m2 ) = h c× 109678 (z/n)2
و يا فقط با دانستن فركانس و يا طول موج يونش، انرژي يونش را ميتوان محاسبه كرد.

اسلاید 17 :

ب) روش طيف بيني جرمي:
در اين روش، با سنجش يونهاي مثبت حاصل از برخورد الکترونها به چشمه یونی طیف سنج ، از يك طرف واندازهگيري انرژي الكترونها از طرف ديگر انرژي يونيزاسيون تعيين مي گردد.

ج) روش ترموديناميكي:
اين روش برمبناي قانون هس استوار است
واز چرخه يا «سيكل بورن هابر» استفاده ميشود.

اسلاید 18 :

د) روش استفاده از بار موثر هسته
با استفاده از بار موثر هسته و قواعد اسليتر نيز ميتوان انرژي يونيزاسيون را محاسبه كرد. در اين روش انرژي يونيزاسيون اختلاف انرژي بين اتم در حالت خنثي و يون حاصل از آن اتم ميباشد.
براي خارج كردن الكترون از حيطه جاذبه هسته اتم، بايد نيرويي اعمال شود كه بر نيروي جاذبه بين الكترون وهسته اتم غلبه كرده و آن را خنثي كند. اين نيرو كه همان انرژي يونش ميباشد .

اسلاید 19 :

انرژي يونيزاسيون از رابطه زير بدست مي آيد.EI = A (Z* / n-σ)2
(σ) افت كوانتوم و (n - σ) عدد كوانتومي موثر ميباشد. n‏، عدد كوانتومي اصلي و يا لايه ظرفيت ميباشد، رابطه(n - σ) را با n* نمايش ميدهند:
n* = n -σ
n* عدد كوانتومي اصلي موثر ميباشد.
براي مقادير مختلف n، عدد كوانتومي اصلي عبارت است از:

اسلاید 20 :

n 1 2 3 4 5 6
n* 1 2 3 3.7 4 4.3

و براي مقادير مختلف n، افت كوانتومي عبارت است از:

n 1 2 3 4 5 6
 0 0 0 0.3 1 1.5
به اين ترتيب:
EI = 13.6 (Z* / n*) 2