STRUTTURA ATOMICA
il modello atomico a orbitali e le configurazioni elettroniche
righe spettrali
modello atomico
dualismo onda-particellare dell'elettrone
principio di Heisenberg=principio di indeterminazione
modello quantomeccanico
modello atomico di Bohr
principio esclusionedi Pauli
Gli elettroni ruotano attorno al nucleo, e le orbite da loro descritte sono a una distanza ben precisa dal nucleo, che dipende dalla quantità di energia, chiamati livelli energetici. Ogni elettrone segue una determinata traiettoria circolare, chiamata orbita stazionaria.
descrive atomo
modello panettone
modello nucleare
l'atomo è costituito da un piccolissimo nucleo centrale positivo e da una parte esterna, molto più grande e quasi vuota, dove si trovano gli elettroni
Subito dopo la scoperta dell'elettrone, Thomson, nel 1904, propose un modello atomico che fu definito modello a panettone in cui l'atomo veniva rappresentato come una distribuzione di carica positiva diffusa, contenente delle cariche negative disposte in maniera regolare, in anelli rotanti.
Rutherford immaginò che l'atomo fosse come un piccolo sistema solare, un atomo planetario con un nucleo come sole ed elettroni come pianeti, dove ogni elettrone si muoveva lungo una precisa orbita.
costituito da particelle subatomiche
ELETTRONI(carica negativa)
PROTONI(carica positiva)
NEUTRONI(nulla)
modello particellare
modello ondulatorio
elaborato seconda metà del seicento da ISAAC NEWTON
luce formata da minuscole particelle
luce costituita da onde
elaborato da CHRISTIAAN HUYGENS
radiazioni elettromagnetica
si rappresenta in modo semplificato considerando la propagazione del piano cartesiano, dove assume un andamento sinusoidale (correnti oscillanti che variano di intensità col tempo).
spettro elettromagnetico
rappresenta la distribuzione delle onde elettromagnetiche in base alla loro frequenza e alla loro lunghezza d'onda
lunghezza d'onda e frequenza sono inversamente proporzionali. Il prodottto tra λ è costante ed è uguale a c: λ * v= c
si osserva che la luce visibile corrisponde a una regione molto ristretta dello spettro elettromagnetico
energia quantizzati nelle fonti
teoria quantistica: si basa sul presupposto che l'energia può essere trasferita solo in quantità ben definite e discrete, i quanti dal latina significa quanto, quantità
equazione di Planck: E = h * ν
effetto fotoelettrico riutilizzata da Albert Einstein nel 1905, ammettendo che la luce sia costituita da corpuscoli, ciascuno dotato di una precisa quantità di energia
modello di Rutherford non spiegava perché i gas rarefatti, ad alte temperature, emettono luce con lunghezze d'onda caratteristiche e specifiche per ogni elemento. occorreva quindi una revisione del modello.
osservare un fascio di luce bianca come quella del sole che attraversa un prisma di vetro si scompone nei colori dell'arcobaleno che sfumano senza interruzione dal rosso al violetto. --> la luce subisce una rifrazione
spettro continuo di emissione
esempio, nell'atomo di idrogeno le transizioni riportano l'elettrone:
nell'orbita con numero quantico principale n=2 generano righe che cadono nel visibile
nell'orbita con n=1 generano righe che cadono nell'ultravioletto
nell'orbita con n=3 corrispondono all'infrarosso
L'espressione dualismo onda-particella si riferisce al fatto che le particelle elementari come l'elettrone o il fotone, mostrano una duplice natura, sia corpuscolare sia ondulatoria. Diversi esperimenti sono in grado di mettere in risalto l'una o l'altra natura. La soluzione decisiva venne data Louis Victor de Broglie.
relazione di de Borglie: λ=h/mv
l'elettrone può descrivere solo orbite la cui circonferenza sia un multiplo intero (n) della sua lunghezza d'onda.
il modello di Bohr dell'elettrone cadeva di fronte al nuovo modello di de Borglie ed è detto deterministico
1927 il fisico tedesco Werner Heisenberg enunciò il principio di indeterminazione
il principio di indeterminazione di Heisenberg afferma che non è mai possibile conoscere contemporaneamente la posizione e la velocità di una particella come l'elettrone
Stato di un sistema quantistico* Supponiamo di avere un oggetto quantistico confinato su un segmento dell'asse x di lunghezza L. La minima indeterminazione possibile sulla componente x della sua quantità di moto sarà Δpx=h/4πL .
la funzione d'onda e il concetto di orbitale
1926 il fisico Erwin Schoendiger propose una relazione matematica, l'equazione d'onda, chiamate funzioni d'onda, che descrivono i diversi stati energici in cui l'elettrone- onda si può trovare
le funzioni d'onda descrivono lo stato energico nell'atomo e sono chiamate anche orbitali.
il quadrato della funzione d'onda è proporzionale alla probabilità di trovare l'elettrone in una data zona dello spazio atomico. La probabilità diminuisce quando ci si allontana dal nucleo.
la regione dello spazio, ricavata matematicamente, in cui vi è almeno il 95% di probabilità di trovare l'elettrone in base all'energia che esso possiede si chiama ORBITALE
ogni terna di numeri quantici n, l, m individua un orbitale.
il numero quantico principale, n: valori tra 1 e &, il suo valore definisce il livello energico
il numero quantico secondario, l: esso può assumere tutti i valori interi positivi compresi tra 0 e n – 1
Il numero quantico magnetico (m)
Indica l'orientazione della nuvola elettronica, orbitale, nello spazio. I valori che può assumere sono tutti i numeri interi compresi tra –l e +l, incluso lo zero
Gli orbitali s, p, d, f
Per spiegare i comportamenti e i movimenti degli Elettroni, venne introdotto dagli scienziati il concetto di Orbitale, il quale è quella regione di spazio in cui vi è la probabilità pari al 90% di poter trovare un Elettrone.
la zona in cuila probabilità di trovare l'elettrone, in base all'energia che possiede, è pari a zero, si definisce zona nodale
I numeri quantici sono dei numeri che servono a indicare e a distinguere diversi orbitali occupati dagli elettroni di un atomo. Sono quattro e si chiamano: n, l, m, ms. Il numero quantico principale n indica il livello di energia dell'elettrone e la dimensione degli orbital
La regola di Hund, nota anche con il nome di principio di Hund o anche come principio della massima molteplicità, afferma che: se più elettroni occupano orbitali degeneri, essi si distribuiscono con spin paralleli, sul numero massimo possibile di questi.
Il principio di "AUFBAU" afferma che la configurazione elettronica relativa allo stato fondamentale dell'atomo o della molecola viene ricavata assegnando gli elettroni agli orbitali disponibili, partendo da quelli di più bassa energia e salendo via via verso quelli a maggior contenuto energetico.
Principio fondamentale della fisica secondo il quale due fermioni non possono occupare lo stesso stato quantico simultaneamente.
Il principio di esclusione di Pauli definisce che ogni orbitale atomico può contenere al massimo due elettroni, purché di spin opposto.
lo spin dell'elettrone
Due elettroni che hanno spin opposto si dicono appaiati (caso a). Due elettroni che hanno lo stesso spin si dicono paralleli (caso b).
il numero quantico di spin è indipendente dagli altri tre e può assumere solo due valori, ovvero +1/2 e -1/2