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La struttura dell’atomo - Coggle Diagram
La struttura dell’atomo
Doppia natura della luce
La luce si comporta sia come onda (diffrazione, interferenza, polarizzazione) sia come particella (fotoni coinvolti in effetto fotoelettrico e urti Compton). Questa dualità è un principio fondamentale della fisica quantistica.
2. La luce degli atomi
Gli atomi assorbono ed emettono energia sotto forma di fotoni.
· Emissione: l’elettrone scende di livello ed emette un fotone.
· Assorbimento: l’elettrone sale di livello assorbendo un fotone della giusta energia.Ogni elemento ha uno spettro a righe caratteristico, utile per identificarlo (spettroscopia).
L’atomo di idrogeno secondo Bohr
Bohr introdusse orbite quantizzate, livelli energetici precisi e transizioni che producono fotoni. E=h⋅f=E
"livello finale" -E
"livello iniziale"
Spiega la stabilità dell’atomo e lo spettro dell’idrogeno, anche se oggi il modello è superato.
4. Energia di ionizzazione
È l’energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo gassoso.
S
· Aumenta da sinistra a destra nei periodi.
· Diminuisce scendendo nei gruppi.Ogni ionizzazione successiva richiede più energia.
5. Livelli e sottolivelli energetici
Gli elettroni occupano livelli (n) e sottolivelli (s, p, d, f) con capacità definite (2, 6, 10, 14 elettroni). (s=2, p=6, d=10, f=14). Il numero massimo per livello è 2n².
Indicato con il numero quantico principale:
6. Configurazione elettronica
Descrive la distribuzione degli elettroni negli orbitali, seguendo:
· Aufbau (si riempiono prima quelli a energia minore),
· Pauli (max 2 elettroni per orbitale, spin opposto),
· Hund (si riempiono prima gli orbitali singolarmente).È alla base dell’ordine della tavola periodica.
· 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p...
L’elettrone: onda e particella
L’elettrone ha natura ondulatoria e corpuscolare.
Il principio di indeterminazione impedisce di conoscere posizione e quantità di moto con precisione assoluta.
L’elettrone non segue orbite fisse, ma esiste come probabilità.
8. Equazione d’onda e orbitali
La meccanica quantistica usa la funzione d’onda ψ (equazione di Schrödinger).|ψ|² indica la probabilità di trovare l’elettrone.Gli orbitali sono definiti da 4 numeri quantici:
· n (energia),
· l (forma),
· mₗ (orientazione),
· mₛ (spin).
9. Rappresentazione degli orbitali
Gli orbitali sono zone di alta probabilità:
· s sferici,
· p a doppio lobo,
· d, f più complessi.Ogni orbitale ospita max 2 elettroni con spin opposto.
In breve (super-sintesi finale)
· La luce e l’elettrone hanno doppia natura onda-particella.
· Gli atomi assorbono ed emettono luce in quanti producendo spettri caratteristici.
· Bohr introduce i livelli energetici, poi estesi dalla meccanica quantistica.
· L’energia di ionizzazione indica quanto un atomo trattiene gli elettroni.
· Livelli, sottolivelli e configurazione elettronica spiegano la struttura della tavola periodica e le proprietà degli elementi.
· Gli elettroni non seguono orbite classiche ma occupano orbitali descritti da numeri quantici e probabilità.