מתכונת 4 בכימיה - שיווי משקל, פולימרים וכימיה פיזיקלית 037282

במונה – מכפלת ריכוזי התוצרים (כל ריכוז בחזקת המקדם שלו בניסוח, כאן 1), ובמכנה – ריכוז המגיב:

(הריכוזים הם ריכוזים במצב שיווי משקל, ביחידות $\text{mol/L}$.)

ריכוז ההתחלה של $\text{PCl}_5$:

בשיווי משקל נותר $0.220\ \text{M}$, ולכן התפרק:

לפי יחס המולים בתגובה (1:1:1) נוצרו $0.030\ \text{M}$ של $\text{PCl}_3$ ו־ $0.030\ \text{M}$ של $\text{Cl}_2$.

טעות נפוצה: להציב בביטוי של $K_c$ את מספרי המולים ($0.50\ \text{mol}$) במקום הריכוזים – הנפח כאן 2 ליטר, ולכן יש לחלק בנפח.

בתגובה (1) מכל מול גז מגיב ($\text{PCl}_5$) נוצרים 2 מול גז תוצרים ($\text{PCl}_3$ ו־ $\text{Cl}_2$). לכן במהלך התגובה מספר מולי הגז בכלי גדל: מ־ $0.50\ \text{mol}$ בהתחלה ל־ $(0.220+0.030+0.030)\ \text{M}\cdot 2\ \text{L}=0.56\ \text{mol}$ בשיווי משקל.

בנפח קבוע ובטמפרטורה קבועה הלחץ בכלי עומד ביחס ישר למספר מולי הגז: יותר חלקיקי גז מתנגשים בדפנות הכלי ליחידת זמן, ולכן הלחץ עלה עד שהושג שיווי משקל.

מייד לאחר ההוספה ריכוז $\text{PCl}_3$ גדל ל־ $0.030\ \text{M}+\frac{0.20\ \text{mol}}{2\ \text{L}}=0.130\ \text{M}$, ואילו ריכוזי $\text{Cl}_2$ ו־ $\text{PCl}_5$ עוד לא השתנו. לכן מנת הריכוזים גדולה מקבוע שיווי המשקל:

כאשר $Q\neq K_c$ המערכת אינה במצב שיווי משקל. במונחי קצב: קצב התגובה ההפוכה גדל, ואילו קצב התגובה הישירה עוד לא השתנה, ולכן הקצבים אינם שווים.

בתגובה ההפוכה מגיבים $\text{PCl}_{3(g)}$ ו־ $\text{Cl}_{2(g)}$. הוספת $\text{PCl}_3$ מגדילה את ריכוזו, כלומר את מספר מולקולות $\text{PCl}_3$ ביחידת נפח. לכן מספר ההתנגשויות בין מולקולות $\text{PCl}_3$ למולקולות $\text{Cl}_2$ ביחידת זמן גדל, וגדל גם מספר ההתנגשויות האפקטיביות ביחידת זמן – קצב התגובה ההפוכה עולה.

לאחר ההוספה קצב התגובה ההפוכה גדול מקצב התגובה הישירה (סעיף ii), ולכן עד להשגת שיווי משקל חדש מתרחשת בעיקר התגובה ההפוכה: $\text{PCl}_3$ ו־ $\text{Cl}_2$ נצרכים ונוצר $\text{PCl}_5$. לכן ריכוז $\text{PCl}_5$ עולה.

באופן שקול: $Q>K_c$, ולכן המערכת מתקדמת לכיוון המגיב עד ש־ $Q=K_c$.

ריכוזי החומרים בכלי B ($V=1\ \text{L}$):

מנת הריכוזים:

הטמפרטורה זהה לזו של כלי A, ולכן קבוע שיווי המשקל זהה: $K_c\approx 4.09\times10^{-3}\ \text{M}$ (סעיף א ii).

$Q>K_c$, ולכן המערכת אינה בשיווי משקל, וקצב התגובה ההפוכה גדול מקצב התגובה הישירה: עד להשגת שיווי משקל מתרחשת בעיקר התגובה ההפוכה $\text{PCl}_{3(g)}+\text{Cl}_{2(g)}\rightarrow\text{PCl}_{5(g)}$, שבה מ־ 2 מול גז נוצר מול גז אחד.

מספר מולי הגז בכלי קטן, ובנפח ובטמפרטורה קבועים – הלחץ יורד (עד שהמערכת מגיעה לשיווי משקל, ואז הלחץ אינו משתנה עוד).

טעות נפוצה: לקבוע את כיוון התגובה בלי לחשב את $Q$ ולהשוות אותו ל־ $K_c$, למשל להניח שהתגובה תמיד מתקדמת ”ימינה”.

תגובה (1) אנדותרמית ($\Delta H^0_{(1)}=+88\ \text{kJ}>0$): המערכת קולטת אנרגיה בצורת חום מהסביבה. לסביבה נותרת פחות אנרגיה, פיזור האנרגיה בה קטן, ולכן האנטרופיה של הסביבה יורדת:

את השינוי באנטרופיה של הסביבה אפשר לחשב, כי $\Delta H^0$ ו־ $T$ ידועים:

אבל השינוי באנטרופיה של המערכת נתון רק כסימן ($>0$) ולא כערך מספרי, ואין בשאלה נתונים (כמו ערכי $S^0$ של החומרים) שמהם אפשר לחשב אותו. לכן אי אפשר לחשב את הסכום – את $\Delta S^0_{יקום}$.

לפי החוק השני של התרמודינמיקה, בתהליך שאינו ספונטני האנטרופיה של היקום יורדת:

$\Delta S^0_{מערכת}>0$ (נתון). התגובה אנדותרמית ($\Delta H^0>0$), ולכן $\Delta S^0_{סביבה}=-\dfrac{\Delta H^0}{T}<0$.

כדי שסכום של מחובר חיובי ומחובר שלילי יהיה שלילי, הערך המוחלט של המחובר השלילי חייב להיות גדול יותר: $|\Delta S^0_{סביבה}|>\Delta S^0_{מערכת}$.

בתגובה (1) אמוניה מגיבה עם המים כבסיס: היא מקבלת פרוטון ממולקולת מים, ונוצרים יוני אמוניום, $\text{NH}^{+}_{4(aq)}$ , ויוני הידרוקסיד, $\text{OH}^{-}_{(aq)}$ . לכן בתום התגובה ריכוז יוני $\text{OH}^{-}$ בתמיסה גדול מריכוז יוני $\text{H}_3\text{O}^{+}$ – התמיסה בסיסית, וה־ pH שלה גדול מ־7 (ב־ $25^{\circ}\text{C}$).

תגובה (1) אקסותרמית ($\Delta H^{0} < 0$), כלומר המערכת מוסרת חום לסביבה. החום שהסביבה קולטת מגדיל את פיזור האנרגיה בסביבה, ולכן האנטרופיה של הסביבה עולה:

בתגובה (2) מספר מולי הגז משתנה: מ־2 מול גז של מגיב ($2\ \text{mol}\ \text{NO}_2$) נוצרים 3 מול גז של תוצרים ($2\ \text{mol}\ \text{NO}$ ו־ $1\ \text{mol}\ \text{O}_2$). לכן כל התקדמות נטו של התגובה הייתה משנה את מספר מולי הגז – ובנפח ובטמפרטורה קבועים גם את הלחץ.

הלחץ בכלי III קבוע מרגע הכנסת הגזים, ולכן אין בו התקדמות נטו של התגובה: הגזים הוכנסו בריכוזים של מצב שיווי משקל בטמפרטורה T ($Q = K_c$ מההתחלה).

במצב זה קצב התגובה הישירה שווה לקצב התגובה ההפוכה (שיווי משקל דינמי), ולכן ריכוזי הגזים ומספר מולי הגז הכולל אינם משתנים – והלחץ קבוע.

בתגובה הישירה $2\text{NO}_{2(g)} \rightarrow 2\text{NO}_{(g)} + \text{O}_{2(g)}$ מספר מולי הגז גדל (2 מול → 3 מול). לכן כאשר מתקדמת נטו התגובה הישירה, בנפח ובטמפרטורה קבועים, הלחץ עולה.

בכלי II הלחץ עולה מרגע הכנסת הגזים ועד שהוא מתייצב, כלומר מתקדמת בו נטו התגובה הישירה: מיד לאחר הכנסת הגזים קצב התגובה הישירה גבוה מקצב התגובה ההפוכה ($Q < K_c$). עם הזמן הקצבים משתווים והלחץ מתייצב.

בכלי I הלחץ יורד – מתקדמת נטו התגובה ההפוכה, ובכלי III הקצבים שווים מההתחלה.

טעות נפוצה: לקבוע "ירידת לחץ = התגובה הישירה" בלי לבדוק בניסוח באיזה כיוון מספר מולי הגז קטן. כאן התגובה הישירה מגדילה את מספר מולי הגז.

בצד המגיבים יש 2 מול גז ($1\ \text{mol}\ \text{NH}_{3(g)}$ ו־ $1\ \text{mol}\ \text{HCl}_{(g)}$), ובצד התוצרים יש רק מוצק ($\text{NH}_4\text{Cl}_{(s)}$) – 0 מול גז.

במעבר מגזים למוצק, החלקיקים עוברים ממצב שבו הם נעים בחופשיות בכל נפח הכלי למצב שבו הם מסודרים בסריג יוני ורק רוטטים סביב מקומם. מספר המצבים המיקרוסקופיים האפשריים (אפשרויות הפיזור של החלקיקים ושל האנרגיה) קטן מאוד, ולכן $\Delta S^{\circ}_{\text{מערכת}} < 0$ .

$\Delta S^{\circ}_{\text{יקום}} = \Delta S^{\circ}_{\text{מערכת}} + \Delta S^{\circ}_{\text{סביבה}}$ .

$\Delta S^{\circ}_{\text{יקום}} > 0$ ואילו $\Delta S^{\circ}_{\text{מערכת}} < 0$, ולכן $\Delta S^{\circ}_{\text{סביבה}}$ חייב להיות חיובי (וגדול מ־ $285\ \frac{\text{J}}{\text{K}}$).

האנטרופיה של הסביבה עולה כאשר הסביבה קולטת חום מהמערכת – כלומר המערכת מוסרת חום, והתגובה אקסותרמית ($-\frac{\Delta H^{\circ}}{T} > 0 \Rightarrow \Delta H^{\circ} < 0$).

הסימן השלילי מתאים לקביעה בתת־סעיף ii.

סיב צריך להיות חזק במתיחה. חוזק כזה מתקבל כאשר השרשרות ארוכות ומסודרות במקביל זו לזו (5), כך שנוצרים אזורים גבישיים רבים (1). סידור מקביל וצפוף אפשרי כאשר מבנה השרשרת סדיר (7), וכאשר בין השרשרות פועלים כוחות משיכה חזקים (3) המחזיקים אותן יחד.

המאפיינים האחרים אינם מתאימים: הסתעפויות (2) וקבוצות צדדיות גדולות הממוקמות באקראי (4) מרחיקות את השרשרות זו מזו ומונעות סידור מקביל, ומבנה אמורפי לחלוטין (6) פירושו שאין אזורים גבישיים כלל – הפולימר אינו חזק מספיק כדי לשמש סיב.

ניילון 10,10: (3) – בין הקבוצות האמידיות ($-\text{NH}-\text{CO}-$) של שרשרות שכנות נוצרים קשרי מימן; (5) – השרשרות ארוכות ולא מסועפות, ללא קבוצות צדדיות, ולכן יכולות להסתדר במקביל זו לזו (מתקבל גם (7) – מבנה סדיר).

PVDC: (7) – בכל יחידה חוזרת שני אטומי Cl קשורים לאותו אטום פחמן, כך שהשרשרת סדירה וסימטרית לכל אורכה; (1) – בזכות המבנה הסדיר השרשרות נארזות היטב, ואחוז הגבישיות גבוה (מתקבל גם (5)).

(תשובות נוספות מתאימות מתקבלות, למשל משיכות דו־קוטב–דו־קוטב בין הקשרים הקוטביים $\text{C}-\text{Cl}$ ב־ PVDC – כוחות משיכה חזקים יחסית (3).)

ניילון 6,6, ניילון 10,10 ו־ MXD6 – פלמור דחיסה: בעמוד השדרה של היחידה החוזרת יש קשר אמידי, $-\text{NH}-\text{CO}-$ , שנוצר בתגובה בין קבוצה אמינית לקבוצה קרבוקסילית תוך פליטת מולקולת מים. אלה פוליאמידים.

PVDC – פלמור סיפוח: עמוד השדרה בנוי מאטומי פחמן בלבד, והיחידה החוזרת $-\text{CH}_2-\text{CCl}_2-$ מכילה את כל האטומים של המונומר – היא נוצרה מפתיחת הקשר הכפול במונומר, ללא פליטת מולקולה קטנה.

MXD6 – שני מונומרים:

•דיאמין: $\text{H}_2\text{N}-\text{CH}_2-\text{C}_6\text{H}_4-\text{CH}_2-\text{NH}_2$ (טבעת בנזן שאליה קשורות שתי קבוצות $-\text{CH}_2-\text{NH}_2$).

•חומצה דו־קרבוקסילית (חומצה אדיפית): $\text{HOOC}-(\text{CH}_2)_4-\text{COOH}$ .

בכל קשר אמידי שנוצר נפלטת מולקולת $\text{H}_2\text{O}$ .

PVDC – מונומר אחד, וינילידן כלוריד: $\text{CH}_2=\text{CCl}_2$ (שני אטומי הכלור קשורים לאותו אטום פחמן).

a – לא נכון. בהיתוך מתגברים על הכוחות בין השרשרות; הקשרים הקוולנטיים בתוך השרשרות אינם נשברים, ואורך השרשרות אינו משתנה.

b – נכון. ההיתוך הוא מעבר של האזורים הגבישיים (המסודרים) למצב נוזלי. בפולימר אמורפי אין אזורים גבישיים, ולכן אין לו $\text{T}_m$ (יש לו רק $\text{T}_g$ , שמעליה הוא מתרכך בהדרגה).

c – נכון. ב־ $\text{T}_m$ השרשרות באזורים הגבישיים מקבלות די אנרגיה כדי להתגבר על כוחות המשיכה ביניהן; הן מתנתקות זו מזו, נעות בחופשיות ומאבדות את הסידור המקביל.

בשני הפולימרים כוחות המשיכה העיקריים בין השרשרות הם קשרי מימן בין קבוצות $\text{N}-\text{H}$ של שרשרת אחת ובין אטומי O של קבוצות $\text{C}=\text{O}$ בשרשרת שכנה.

ביחידה החוזרת של ניילון 6,6 יש שתי קבוצות אמידיות על כל 10 אטומי פחמן של קבוצות $\text{CH}_2$ ; בניילון 10,10 – שתי קבוצות אמידיות על כל 18 קבוצות $\text{CH}_2$ .

לכן בניילון 6,6 מספר קשרי המימן בין השרשרות, ביחס לאורך השרשרת, גדול יותר. כדי לנתק את השרשרות באזורים הגבישיים זו מזו יש להשקיע יותר אנרגיה, ולכן $\text{T}_m$ של ניילון 6,6 גבוהה יותר.

בניילון 10,10 הקטעים הארוכים של $(\text{CH}_2)_n$ – שבין שרשרותיהם פועלים רק כוחות ואן דר ואלס – תופסים חלק גדול יותר מן השרשרת.

בעמוד השדרה של MXD6 יש טבעת בנזן – קטע קשיח שאינו יכול להסתובב ולהתכופף כמו שרשרת של קבוצות $\text{CH}_2$ . שרשרת קשיחה יותר נשארת מסודרת באזורים הגבישיים, ונדרשת יותר אנרגיה כדי להביא את השרשרות לתנועה חופשית – לכן $\text{T}_m$ גבוהה יותר.

נוסף על כך, ב־ MXD6 יש יחסית פחות קבוצות $\text{CH}_2$ גמישות ויותר קבוצות אמידיות לאורך השרשרת מאשר בניילון 10,10 , ולכן יותר קשרי מימן ביחס לאורך השרשרת, וגם ענן האלקטרונים של טבעת הבנזן תורם לכוחות ואן דר ואלס בין השרשרות.

במתיחה השרשרות נמשכות בכיוון המתיחה: האזורים הגבישיים מסתובבים ומתיישרים כך שהשרשרות בהם מקבילות לכיוון המתיחה, וגם שרשרות מן האזורים האמורפיים נפרשות ומצטרפות לאזורים מסודרים. באיור I כל האזורים הגבישיים מוכוונים באותו כיוון – כיוון המתיחה.

באיור II האזורים הגבישיים מוכוונים באקראי – כך נראה הפולימר לפני המתיחה.

בעקבות המתיחה עולים אחוז הגבישיות והחוזק של הסיב לאורכו.

ההבדל בין שני הפולימרים הוא באורך הקטע $(\text{CH}_2)_n$ שבא מן החומצה הדו־קרבוקסילית: ב־ MXD10 יש 8 קבוצות $\text{CH}_2$ , וב־ MXD6 – 4 בלבד.

•ב־ MXD10 יש פחות קבוצות אמידיות ביחס לאורך השרשרת, ולכן פחות קשרי מימן בין השרשרות.

•ב־ MXD10 יש פחות טבעות בנזן קשיחות ביחס לאורך השרשרת, וקטעי ה־ $\text{CH}_2$ הארוכים גמישים (סיבוב חופשי סביב קשרים יחידים).

לכן נדרשת פחות אנרגיה כדי לנתק את השרשרות באזורים הגבישיים זו מזו, ו־ $\text{T}_m$ של MXD10 נמוכה יותר.

בפולימר תרמופלסטי השרשרות מוחזקות זו לזו רק באינטראקציות בין־מולקולריות, ללא קשרים קוולנטיים בין השרשרות.

בחימום האינטראקציות נחלשות, השרשרות יכולות לנוע זו לצד זו, והפולימר מתרכך ונעשה נוזל צמיג – אפשר לדחוס אותו דרך הפתח המעוצב. ביציאה מהפתח הפולימר מתקרר, האינטראקציות בין השרשרות נוצרות מחדש, והוא מתמצק בצורת הצינור. התהליך הפיך, והקשרים הקוולנטיים בתוך השרשרות אינם נהרסים.

- פולימר (1), PIB – סיפוח: עמוד השדרה בנוי מאטומי פחמן בלבד ($-\text{CH}_2-\text{C}-$) עם שתי קבוצות מתיל צדדיות. מבנה זה מתקבל מפתיחת הקשר הכפול $\text{C}=\text{C}$ במונומר והתחברות המונומרים זה לזה, ללא שחרור מולקולה קטנה.

- פולימר (2), ניילון 11 – דחיסה: בעמוד השדרה יש קשרים אמידיים, $-\text{NH}-\text{C}(=\text{O})-$, הנוצרים בתגובה בין קבוצת אמין לקבוצה קרבוקסילית (של המונומר חומצה 11־אמינו אונדקנואית) תוך שחרור מים.

- פולימר (3), ניילון 6,6 – דחיסה: גם בו קשרים אמידיים בשדרה, הנוצרים מתגובה בין דיאמין לחומצה דו־קרבוקסילית תוך שחרור מים.

המונומר הוא 2־מתילפרופן (איזובוטילן):

לאחד מאטומי הפחמן של הקשר הכפול קשורים שני אטומי מימן, ולשני – שתי קבוצות מתיל. בפלמור נפתח הקשר הכפול, ומתקבלת היחידה החוזרת $-\text{CH}_2-\text{C}(\text{CH}_3)_2-$.

ביחידה החוזרת של ניילון 6,6, אחרי מקטע הדיאמין $-\text{NH}-(\text{CH}_2)_6-\text{NH}-$, מופיע המקטע $-\text{C}(=\text{O})-(\text{CH}_2)_4-\text{C}(=\text{O})-$: שרשרת של 4 קבוצות $\text{CH}_2$ ובשני קצותיה קבוצות $\text{C}=\text{O}$. מקטע זה מגיע ממונומר בעל שתי קבוצות קרבוקסיליות – חומצה הקסאן־דיאואית (I). כל קבוצת $-\text{COOH}$ מגיבה עם קבוצת $-\text{NH}_2$ של הדיאמין, נוצר קשר אמידי ומשתחררת מולקולת מים, והשרשרת מתארכת לשני הכיוונים.

מונומר II (חומצה הקסנואית) הוא בעל קבוצה קרבוקסילית אחת בלבד; לאחר שיצר קשר אמידי אחד הוא "סוגר" את קצה השרשרת, ואינו יכול ליצור פולימר.

- פולימר (1), PIB: עמוד השדרה בנוי מקשרים יחידים $\text{C}-\text{C}$ בלבד, והקבוצות הצדדיות הן קבוצות מתיל קטנות. השרשרות אינן קוטביות, וביניהן פועלות רק אינטראקציות ואן דר ואלס. הסיבוב סביב קשרי השדרה חופשי יחסית – השרשרות גמישות ומתפתלות בקלות.

- פולימר (2), ניילון 11: בעמוד השדרה יש קבוצות אמיד – אזורים קשיחים, ובין קבוצות $\text{N}-\text{H}$ ו־$\text{C}=\text{O}$ של שרשרות שכנות נוצרים קשרי מימן, המגבילים את תנועת מקטעי השרשרות.

לכן שרשרות PIB גמישות ומפותלות יותר, בהתאם ל־$\text{T}_g$ הנמוך שלו.

PIB בנוי מאטומי פחמן ומימן בלבד – שרשרות לא קוטביות שביניהן פועלות אינטראקציות ואן דר ואלס. גם אוקטאן הוא פחמימן לא קוטבי, ובין מולקולותיו פועלות אינטראקציות ואן דר ואלס.

בין מולקולות האוקטאן לשרשרות PIB נוצרות אינטראקציות ואן דר ואלס בחוזק דומה לאלה שהופרו (בין השרשרות לבין עצמן ובין מולקולות האוקטאן לבין עצמן). לכן מולקולות האוקטאן יכולות לחדור בין השרשרות, להקיף אותן ולהפריד ביניהן – הפולימר מתמוסס.

בשרשרות ניילון 11 יש קבוצות אמיד קוטביות, ובין קבוצות $\text{N}-\text{H}$ של שרשרת אחת לאטומי O של קבוצות $\text{C}=\text{O}$ בשרשרת שכנה נוצרים קשרי מימן (בנוסף לאינטראקציות ואן דר ואלס).

מולקולות אוקטאן אינן קוטביות ואינן יכולות ליצור קשרי מימן עם קבוצות האמיד; הן יכולות ליצור עם השרשרות רק אינטראקציות ואן דר ואלס, החלשות מקשרי המימן שבין השרשרות. לכן אין "תמורה" אנרגטית להפרדת השרשרות, ומולקולות האוקטאן אינן חודרות ביניהן – הפולימר אינו מתמוסס, ומתאים לצינורות דלק.

ב־$\text{T}_m$ האזורים הגבישיים של פולימר חצי־גבישי נמסים: השרשרות משתחררות מהסידור המרחבי, והפולימר הופך לנוזל צמיג ואינו שומר על צורתו.

•אילו $\text{T}_m$ היה $90^\circ\text{C}$, בטמפרטורה $120^\circ\text{C}$ בתא המנוע הצינור היה נמס ומתעוות – בניגוד לנתון.

•כאשר $\text{T}_m = 187^\circ\text{C}$, בטמפרטורה $120^\circ\text{C}$ האזורים הגבישיים נשמרים והצינור שומר על צורתו.

בנוסף, קשרי המימן בין שרשרות הניילון תורמים ל־$\text{T}_m$ גבוה יחסית.

ירוק. לפי גלגל הצבעים בדף הנוסחאות, תחום האור הירוק הוא $492-577\ \text{nm}$. שלושת הקווים (כ- $517\ \text{nm}$) נמצאים בתחום זה, ואילו אור אדום הוא $622-780\ \text{nm}$.

למגנזיום 12 אלקטרונים. במצב היסוד הם מאכלסים את האורביטלים לפי סדר האנרגיה, לכל היותר 2 אלקטרונים בכל אורביטל: $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2$.

במצב מעורר אלקטרון נמצא באורביטל בעל אנרגיה גבוהה יותר מזה שבמצב היסוד, וסך האלקטרונים נשאר 12. לדוגמה, אלקטרון מאורביטל $3s$ עבר לאורביטל $3p$:

(גם $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1\,4s^1$ או $1s^2\,2s^2\,2p^5\,3s^2\,3p^1$ נכונות.)

$\lambda = \frac{c}{\nu}$, עם $c = 3.0\cdot10^{8}\ \text{m/sec}$:

$587\ \text{nm}$ נמצא בתחום $577-597\ \text{nm}$ – צהוב.

$432\ \text{nm}$ נמצא בתחום $390-455\ \text{nm}$ – סגול.

התדירות הגבוהה יותר היא $6.95\cdot10^{14}\ \text{Hz}$.

(ב- eV: $\frac{4.61\cdot10^{-19}\ \text{J}}{1.6\cdot10^{-19}\ \text{J/eV}} = 2.88\ \text{eV}$.)

ממירים לג'אול ($1\ \text{eV} = 1.6\cdot10^{-19}\ \text{J}$) ומחשבים $\nu = \frac{E}{h}$:

$\lambda = \frac{c}{\nu}$:

תחום האור הנראה הוא בערך $390-780\ \text{nm}$; אורכי גל קצרים מ- $390\ \text{nm}$ (אנרגיה גבוהה יותר) הם על-סגול.

•הקו של $1.89\ \text{eV}$: $658\ \text{nm}$ – אור נראה.

•הקו של $10.2\ \text{eV}$: $122\ \text{nm}$ – על-סגול (UV).

(באופן איכותי: בקו של $10.2\ \text{eV}$ הפרש האנרגיה בין הרמות שבין עבר האלקטרון גדול בהרבה.)

אדום. רק הקרינה של $658\ \text{nm}$ נמצאת בתחום הנראה; קרינת ה- UV ($122\ \text{nm}$) אינה נראית לעין. $658\ \text{nm}$ נמצא בתחום $622-780\ \text{nm}$ – אדום.

כדי להעביר אלקטרון מפס הערכיות לפס ההולכה דרושה אנרגיה השווה לפחות לפער האנרגיה האסור, $1.12\ \text{eV}$ (בתוך הפער אין רמות מותרות).

אנרגיית הפוטון: $1.89\ \text{eV}$ (ב- J: $3.02\cdot10^{-19}\ \text{J}$, לעומת $1.12\ \text{eV}\cdot1.6\cdot10^{-19}\ \text{J/eV} = 1.79\cdot10^{-19}\ \text{J}$).

$1.89\ \text{eV} > 1.12\ \text{eV}$, ולכן הפוטון יכול לעורר אלקטרון מפס הערכיות לפס ההולכה. כך נוצרים בצורן נושאי מטען ניידים – אלקטרון בפס ההולכה וחור בפס הערכיות – והמוליכות החשמלית שלו עולה.

אטומי בור: לכל אטום B (5 אלקטרונים) היערכות $1s^2\,2s^2\,2p^1$. בדיאגרמה מוצגות רק רמות הערכיות, ולכן בכל צד:

•ברמת $2s$: 2 אלקטרונים (זוג, בספינים מנוגדים).

•בשלושת אורביטלי $2p$: אלקטרון אחד באחד מהאורביטלים; שני האחרים ריקים.

מולקולת בור: סך אלקטרוני הערכיות $3 + 3 = 6$. בדיאגרמה זו (כמו בתרשים ב בדף הנוסחאות, עבור $\text{N}_2, \text{C}_2, \text{B}_2$) אורביטלי $\pi_{2p}$ נמוכים מ- $\sigma_{2p}$. ממלאים מהאורביטל המולקולרי הנמוך לגבוה, עד 2 אלקטרונים בכל אורביטל (עקרון פאולי):

- $\sigma_{2s}$: 2 אלקטרונים; $\sigma^*_{2s}$: 2 אלקטרונים.

•שני האלקטרונים הנותרים נכנסים לשני אורביטלי $\pi_{2p}$ שווי האנרגיה – אלקטרון אחד בכל אורביטל, בספינים מקבילים (כלל הונד), ולא זוג באורביטל אחד.

האורביטלים $\sigma_{2p}$, $\pi^*_{2p}$ ו- $\sigma^*_{2p}$ נשארים ריקים.

(העשרה: סדר הקשר $= \frac{4 - 2}{2} = 1$.)

טעות נפוצה: להכניס את שני האלקטרונים האחרונים כזוג לאורביטל $\pi_{2p}$ אחד, או להשתמש בתרשים א (שבו $\sigma_{2p}$ נמוך מ- $\pi_{2p}$) ולהכניס אותם ל- $\sigma_{2p}$.

היונים של הצבען בולעים קרינה בתדירות $5.08\cdot10^{14}\ \text{Hz}$.