Informazioni importanti circa la dimensione dell’atomo e la distribuzione della massa concentrata nel nucleo

Rappresentazione dell’atomo

Rutherford (1911) : modello planetario con il nucleo al centro e gli elettroni che ruotano.

Informazioni importanti circa la dimensione dell’atomo e la distribuzione della massa concentrata nel nucleo

Rappresentazione dell’atomo di elio secondo Rutherford

Il numero di elettroni doveva essere uguale a quello dei protoni.

L’onda luminosa è una radiazione elettromagnetica che si propaga alla velocità della luce, le onde si caratterizzano attraverso lunghezza d’onda e frequenza

Tipo di radiazione elettromagnetica

FrequenzaLunghezza

d'onda

Onde radio ≤3 GHz ≥10 cm

Microonde3 GHz – 300 GHz

10 cm – 1 mm

Infrarossi300 GHz – 428 THz

1 mm – 700 nm

Luce visibile428 THz – 749 THz

700 nm – 400 nm

Ultravioletti749 THz – 30 PHz

400 nm – 10 nm

Raggi X30 PHz – 300 EHz

10 nm – 1 pm

Raggi gamma ≥300 EHz ≤1 pm

La luce bianca presenta uno spettro continuo

Radiazioni assorbite

Radiazioni emesse

Rappresentazione di Bohr (1916)

L’energia degli elettroni assume valori quantizzati, dipendenti dal raggio dell’orbita.

mvr = n(h/2) h/2 = minimo momento angolarer = raggio dell’orbitav = velocità dell’elettronem = massa dell’elettronen = 1, 2, 3, … numero quanticoh = costante di Plank

A ciascun valore di n corrispondono valori definiti di r: 0,53 Å n = 1

2,12 Å n = 2 4,77 Å n = 3

e di energia: energia cinetica + energia potenzialeche danno luogo a bande distanziate nello spettro di emissione dell’idrogeno.

La presenza di bande fu spiegata da Sommerfield(1916) con l’ipotesi della presenza di orbite ellittiche, definite da numeri n ed l, assi dell’ellisse.n = numero quantico principalel = numero quantico angolareCiò giustifica bande con livelli di energia vicine per lo stesso n.

Un’osservazione più attenta delle righe dello spettro e la presenza di un doppio sdoppiamento di ciascuna riga dello spettro giustificò l’introduzione di un 3° ed un 4° numero quantico:m = 0, ±1, ±2, ±3,..±l, numero quantico magneticos = +1/2, -1/2, numero quantico di spin.

In realtà il modello planetario di Bohr non è applicabile ad atomi polielettronici e soprattutto a particelle con dimensioni così piccole; non si può dare una posizione precisa dell’elettrone, ma si può definire una regione di spazio.Principio di indeterminazione (Hisemberg -1927)

Stabilisce che la posizione e la velocità di particelle piccole vengono date con una certa indeterminazione.

x (posizione) vx (velocità)

x ∙ vx = h/4m

aumentando il valore della massa della particella l’indeterminazione perde significato.

TEORIA ONDULATORIARipensando alle onde legate alle radiazioni, De Broglie (1924) descrive l’elettrone come:- onda di tipo progressivo (elettroni liberi);- onda stazionaria (elettroni intorno al nucleo) con lunghezza d’onda

a = circonferenza

L’onda si estende nello spazio senza ruotare non c’è accelerazione e quindi emissione di energia. Le onde stazionarie sono descritte dall’equazione d’onda:

d2f(x) 42 + f(x) = 0

dx2 2

La posizione dell’elettrone viene data in termini probabilistici con una funzione d’onda tridimensionale: = (x, y, z)

│2│ è proporzionale alla probabilità di trovare la particella in un determinato punto ed in un certo istante di tempo.

L’andamento di questa funzione viene descritto dall’equazione di Schroedinger (1926):

2 + 82m/h2(E-V) = 0 operatore Laplaciano (somma di derivate parziali 2/x2+ 2/y2+ z)

E-V = energia cineticaNon essendo possibile determinare esattamente la posizione di una particella, l'equazione di Schroedingher dice invece dove è più probabile trovarla e dove è meno probabile: abbiamo cioè una distribuzione di probabilità.