Frågor från föreläsningar Flashcards
Varför uppvisar atomer linjespektra?
Linjespektra uppvisas när elektroner i ett av atomens elektronskal hoppar från ett skal till ett annat. Vid hoppet så avges energi som visas i ljus.
Hur fungerar absorptions- respektive emissionspektroskopi?
I ett emissionspektrum så hoppar elektronen från ett högre skal till ett lägre skal, i detta hopp avger elektronen energi som visas i form av en färg. I ett absorptionsspektrum så tillförs energi till atomen, elektronerna upptar energin och exciteras, dvs har nog med energi för att kunna bryta sig ur sitt skal och hoppa till ett högre skal. Detta visas som ett svart band. Energin tillförs eller avges i form av en foton (ljus), som motsvarar den energin(våglängd) som elektronen behöver för att bryta ifrån skalet eller sjunka ner en nivå. Varje atom har egna säregna elektronnivåer, på detta vis kan man med hjälp av spektroskopi avgöra vilket ämne man har att göra med. Förekomsten av linjespektra visar att atomer bara kan befinna sig i specifika energitillstånd. Med spektroskopin så har man ämnet och på ämnet så riktar man en ljuskälla, ljuskällan leds in i en “slit” och riktas mot en prisma som delar upp ljuset i olika våglängder.
Vad menas med att strålning och små partiklar har både partikel- och vågrörelsenatur?
Detta kallas för våg-partikeldualiteten. Det betyder att fotoner samt småpartiklar kan bete sig som både partiklar och vågor. Att dem visar på våg-liknande egenskaper ser man genom inteferens. Detta har man experimenterat på genom att sända ut ljus genom två gitter där man sen ser hur ljuset delas upp i ett diffraktionsmönster. Att fotoner och små partiklar har partikel-liknande egenskaper kan ses genom den fotoelektriska effekten. En ström av fotoner riktas mot en metallplatta och elektroner från metallplattan emitteras beroende på ljusets intensitet och våglängd. Detta kan inte förklaras om fotoner endast hade vågliknande-egenskaper utan Einstein (som kom på detta) antog att ljuset består ljuskvanta eller fotoner med energin E=hv.
Varför kan inte Bohrs atom-modell (planetmodellen) beskriva väteatomen?
Modellen säger att elektroner rör sig i stationära banor runt kärnan vilket de endast gör i väteatomen. Den kan däremot inte beskriva andra egenskaper rätt hos väteatomen. Metoden räcker heller inte när atomerna har mer än en elektron, för att beskriva elektronernas banor kring atomkärnan krävs kvantmekaniken.
Varför är ”geting-kring-sockerbit”-modellen ett bättre sätt att beskriva väteatomen?
Elektroner rör på ett mer oregelbundet sätt. Precis som getingen dras till sockerbiten dras elektroner till atomkärnan. Elektronerna rör sig oregelbundet och står aldrig still precis som getingen kring sockerbiten. Det finns ställen där elektronen är mer benägen att bli hittad med den rör sig inte i fixerade banor kring kärnan.
Varför måste väteatomen beskrivas av kvantmekanik?
Den vanliga fysiken kan inte förklara elementarpartiklars sanna natur. För så små partiklar krävs kvantmekanik. Kvantmekanikens förklaring av väteatomen är som om man med en okontrollerbar kamera fotar en geting kring en sockerbit.
Hur hålls systemet av elektroner och atomkärnan ihop?
Pågrund av elektronernas repellationskraft. Atomkärnan och elektronerna attraherar varandra samtidigt som elektronerna repellerar varandra. Attraktionen mellan kärnan och elektronerna ökar med kärnladdningen, Ze, dvs ju större atomkärna atomen har.
Varför styrs elektroner av kvantmekanikens lagar?
Elektroner är så små och så lätta(elementarpartiklar) så den vanliga fysikens lagar gäller inte utan kvantmekaniken måste användas.
Varför kollapsar inte elektroner in i atomkärnan?
Elektronerna får lägre rörelseenergi när de rör sig över ett större område vilket är därför de inte kollapsar in i kärnan.
Hur beskrivs rörelsen av en elektron?
Rörelsen av en elektron beskrivs mha Schrödingers vågfunktion, en orbital.
Hur beskrivs sannolikhetstätheten?
Beskriver elektronens utbredning, det är vågfunktionen i kvadrat.
Hur fylls orbitalerna på? Förklara spinn, orbitaler och kvanttal.
I ett molekylorbitaldiagram ses att endast elektroner med motsatt spinn kan befinna sig i samma orbital, eller två elektroner i samma atom kan inte ha samma värde på alla fyra kvanttalen, n, l, ml och ms. Om mer än en orbital har samma energi (degenererade orbitaler) så fylls först alla orbitalerna med en elektron (samma spinn) innan elektronpar med motriktade spinn bildas. Drivkraften är att minimera repulsionsenergin mellan elektronerna.
Först fylls de bindande orbitalerna, sedan de antibindande.
Förklara den effektiva kärnladdningen, vad har det med energi samt hur starkt bunden elektronen är till atomen att göra?
Effektiv kärnladdning är den positiva laddning som valenselektronerna i en atom känner av när hänsyn till att de inre elektronerna skärmar av atomkärnan. Ju större effektiv kärnladdning desto starkare binds elektronerna.
Beräknas med formeln:
Z(eff) = Z – n(core)
Z är kärnladdningen alltså sammanlagda antalet elektroner = antalet protoner
n(core) = alla elektroner förutom valenselektronerna.
När krävs respektive frigörs energi när bindningar mellan molekyler bryts och bildas?
Det krävs energi för att bryta en bindning och det frigörs energi när en bindning bryts.
Vad är oktettregeln och varför har den sin grund i kvantmekaniken?
En regel som säger att atomer tenderar att kombineras på ett sådant sätt att varje atom har åtta valenselektroner.
Hur beräknar man formell laddning och oxidationstal?
Med formelladdningar utgår man ifrån att de ”delade” elektronerna mellan atomerna delas lika. I oxidationstal räknar man däremot med att den mest elektronegativa tar båda de delade elektronerna och får därmed ytterligare fler elektroner och blir därmed oftast negativt laddad.
Förklara betydelsen för resonansstrukturer och hur man uppskattar vilka resonansstrukturer som är viktigast.
Resonans ger högre stabilitet i molekylen och därmed blir den mindre reaktiv. De mest stabila resonansstrukturerna är de viktigaste.
Vilka vanliga undantag till oktettregeln finns? Inklusive expanderande oktetter.
Väte och helium är undantag till oktettregeln då dessa trivs bäst med två elektroner. De vill inte ha 8 valenselektroner. De är de enda atomerna med bara ett atomskal.
Vad är det som håller ihop atomkärnorna i H2+ och andra molekyler?
Elektronerna befinner sig i molekylorbitaler som är utspridda över hela molekylen och som besätts med hänsyn till Pauliprincipen och Hunds regel på samma sätt som för atomorbitaler.
Vad menas med en bindande och antibindande orbital?
LUMO: lowest unoccupied molecular orbit.
HOMO: highest occupied molecular orbit
En bindande orbital drar ihop molekylen och energin blir lägre när kärnavståndet minskar.
En antibindande orbital drar isär molekylen och energin blir lägre när kärnavståndet ökar.
Vid flera elektroner bestäms bindningstyrkan av balansen mellan bindande och antibindande orbitaler
Vad händer med H2+-molekylen beroende på vilken orbital som är ockuperad? Vad menas med ockuperad?
Är den bindande orbitalen ockuperad så blir energin lägre och molekylen binds starkare med varandra. Är den antibindande ockuperad så dras kärnorna isär och energin blir lägre när avståndet ökar.
Om elektroner ansamlas mellan kärnorna, vilken kraft hålls dessa samman av?
Vågrörelserna förstärker varandra vilket gör att elektronerna får lägre energi mellan atomkärnorna.
Förklara Paulis uteslutningsprincip samt Hunds regel.
Paulis uteslutningsprincip: Endast två elektroner med motsatt spinn kan befinna sig i samma orbital.ellerTvå elektroner i samma atom kan inte ha samma värde på alla fyra kvanttalen n, l, ml och ms.
Hunds regel: Om mer än en orbital har samma energi (degenererade orbitaler) så fylls först alla orbitalerna med en elektron (samma spinn) innan elektronpar med motriktade spinn bildas. Drivkraften är att minimera repulsionsenergin mellan elektronerna.
Vad kan ljus göra med en molekyl/atom?
Med ljus kan en elektron exciteras till den antibindande orbitalen och molekylen dissocierar (repellerar) då spontant. En antibindande orbital drar isär molekylen och energin blir lägre när kärnavståndet ökar.
