Mekanika kuantikoa eta lotura kimikoa: oinarri nagusiak euskaraz
Mekanika kuantikoaren oinarriak
Zenbaki kuantikoak eta orbital atomikoak
Sommerfeld-ek maila energetikoa adierazten zuen n zenbaki kuantiko nagusiaz gain, beste bat proposatu zuen: l, zenbaki kuantiko azimutala (n-1), azpimaila energetikoak adierazten dituena.
Zeeman-ek espazioan orbitak orientazio desberdinak dituztela ondorioztatu zuen, eta zenbaki kuantiko berri bat proposatu zuen: m, zenbaki orbital magnetikoa. n, l eta m-k orbital atomikoa definitzen dute.
Izaera bikoitza eta ziurgabetasuna
de Broglie-ren arabera, elektroiek izaera bikoitza dute: partikula eta uhina.
Heisenberg-en ziurgabetasun printzipioaren arabera, ezinezkoa da, aldi berean, elektroi baten posizioa eta abiadura zehatz-mehatz ezagutzea. Horregatik, elektroia aurkitzeko probabilitate handiena duen eremuaz hitz egin behar da.
Schrödinger-en ekuazioa
Elektroiak uhin-izaera duela onartuta, Schrödinger-en ekuazioaren bidez adierazi behar da. Elektroiak Ψ(x,y,z) uhin-funtzioa izango du, non V energia potentziala den. Ekuazioaren emaitza posibleak n, l eta m dira. Uhin-funtzioaren karratuak elektroia aurkitzeko probabilitatea adierazten du, eta orbitala definitzen du.
Mekanika kuantikoaren ideia nagusiak
- Atomoak eta molekulak energia-egoera jakin batzuetan aurkituko dira.
- Atomo bakoitzak energia jakin bat du.
- Atomo eta molekulen energia-egoerak zenbaki kuantikoz adierazten dira.
- Atomo edo molekula batek energia-egoera aldatzen duenean, energia xurgatu edo askatuko du energia-egoera berrira pasatzeko.
- Atomoek eta molekulek energia-egoera aldatzen dutenean, erradiazioa xurgatu edo igorriko dute.
Atomo polielektronikoak
Atomo polielektronikoetan, orbitala e⁻ aurkitzeko probabilitatea distantziaren funtzioa da.
Pauli-ren salbuespen printzipioaren arabera, atomo batean ezin ditzakegu bi elektroik zenbaki kuantiko berdinak eduki. Gainera, Hund-en arauaren arabera, energia berdineko orbitaletan, orbital batean bigarren elektroia sartu aurretik, energia bereko orbital guztiak betetzen hasi behar da.
Propietate periodikoak
Taula periodikoa
Mendeleev-ek propietate kimikoen arabera antolatu zuen taula periodikoa, eta Meyer-ek propietate fisikoen arabera. Gaur egun, zenbaki atomikoaren arabera sailkatzen dira elementuak. Zutabe bertikalak taldeak dira, eta horizontalak periodoak. Orbitalak energia-mailaren arabera betetzen dira.
Erradio atomikoa
Atomo bat isolatzea eta haren neurria hartzea ezinezkoa da. Atomo baten erradioa ezin da konstante gisa hartu, ondoko atomoekin duen loturaren menpekoa baita. Lotura-erradio atomikoa, lotura kobalentez elkartutako bi atomoen arteko distantziaren erdia da.
Erradio ionikoa
Gas noblearen konfigurazioa lortzeko joera dute ioiek. Erradio ionikoan eragiten duten faktoreak: nukleoaren karga, elektroi kopurua eta elektroiek okupatzen dituzten orbitalak.
Ionizazio energia
Gas egoeran dagoen atomo bati elektroi bat kentzeko eman behar zaion energia da.
Afinitate elektronikoa
Gas egoeran dagoen atomo batek elektroi bat hartzen duenean askatzen duen energia da.
Elektronegatibotasuna
Elementu batek, beste batekin lotuta dagoenean, lotura partekatzen duten elektroiak bere gain hartzeko duen gaitasuna da. Metalek katioiak eta ez-metalek anioiak osatzeko joera dute.
Propietate periodikoen aldaketak
Propietate periodikoak ulertzea funtsezkoa da loturak ulertzeko. Propietate horien aldaketak elektroi-konfigurazioarekin batez ere, kanpo geruzakoarekin, eta nukleotik duten distantziarekin lotuta daude.
Nukleoaren karga erlatiboa (Zef)
Elektroi batek jasaten duen nukleoaren karga bi faktoreen menpekoa da: zenbaki atomikoa eta pantaila-konstantea.
Lotura kimikoa
Lotura kimikoaren ezaugarri nagusiak
Molekulan parte hartzen duten atomoen proportzioak, molekularen geometria eta molekularen energia dira ezaugarri nagusiak. Bi atomo elkarrengandik gertu daudenean, haien elektroi-geruzek elkarrekintzan hasten dira, eta energia potentziala txikitzen hasten da. Gertu dauden atomoek osatutako sistema, elkarrengandik urrun daudenak baino egonkorragoa da.
Erakarpen indarrak daude lotura kimikoak sortzeko. Atomoak elkartu egiten dira, baina haien arteko distantzia txikitzean, aldarapen indar bat ere agertzen da. Atomoen arteko lotura erakarpen eta aldarapen indarren arteko oreka da.
Konbinatzeko gaitasuna balentzia deritzo. Kobalentea elektroiak elkarrekin partekatzea da, eta ionikoa elektroiak elkarren artean transferitzea. Atomo bakoitzak gas noble baten egitura elektroniko egonkorra lortzen du.
Lotura ionikoa
Metal eta ez-metal baten artean sortzen da. Ioien arteko elkarrekintzak indar elektrostatikoak dira: aurkako karga duten ioien arteko erakarpen elektrostatikoa. Elektronegatibotasun oso desberdina duten bi atomo elkartzen dira. Solido ionikoak ez dira eroaleak, baina urtuta bai. Ioiak ionizazio potentzialari esker sortzen dira.
Atomo bati energia ematen zaionean, berotzean adibidez, kanpoko elektroi bat edo gehiago energia-maila altuagora pasa daitezke. Egoera horri kitzikatuta deritzo. Bi atomo elkarrengana hurbiltzen direnean, haien geruza elektronikoen artean elkarrekintzak nabarmentzen dira.
Sare energia
Prozesu exotermikoa da. Sare ionikoaren egonkortasuna ioien arteko elkarrekintzen menpekoa da. Gas egoeran dauden ioietatik solido ionikoaren mol bat osatzean askatzen den energia da sare energia. Ioien karga handitzean, sare energia handitzen da. Ioien tamaina txikitzean ere sare energia handitzen da.
Lotura ionikoaren ezaugarriak
- Substantzia hauskorrak dira.
- Fusio-puntu altuak dituzte.
- Substantzia kristalinoak dira.
- Kristal ionikoak apur daitezke.
- Ezaugarri hauek ioiek egitura tridimentsional ordenatuetan mantentzen dituzten indar elektrostatikoen ondorio dira.
- Disolbatzaile polarretan disolbatzen dira.
- Egoera likido eta solidoan eroale onak dira.
Lotura kobalentea
Ez-metal baten eta beste ez-metal baten artean sortzen da. Elektronegatibotasun altua eta berdintsua dutenen artean, elektroi-bikote bat partekatzen dute. Konposatu molekularrak osatzen dira.
Lewis-en teoriaren arabera, ez-metalen arteko balentzia elektroiak elkarrekin partekatzen dira.
Lotura kobalenteko substantzien ezaugarriak
- Solido kobalentea, gasa edo likidoa izan daiteke (tenperatura baxuetan).
- Ez dira uretan disolbagarriak.
Balentzia elektroiak
Atomo batek lotura kimiko bat osatzeko jartzen duen elektroi kopurua da. Lotura bat sortzean, elektroiak transferitu edo partekatzen dira, eta atomo bakoitzak egitura egonkorragoa lortzen du, normalean gas noble baten egitura.