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

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1 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

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

3 Rappresentazione dell atomo di elio secondo Rutherford Il numero di elettroni doveva essere uguale a quello dei protoni.

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

5 Tipo di radiazione elettromagnetica Frequenza Lunghezza d'onda Onde radio 3 GHz 10 cm Microonde 3 GHz 300 GHz 10 cm 1 mm Infrarossi Luce visibile Ultravioletti Raggi X 300 GHz 428 THz 428 THz 749 THz 749 THz 30 PHz 30 PHz 300 EHz 1 mm 700 nm 700 nm 400 nm 400 nm 10 nm 10 nm 1 pm Raggi gamma 300 EHz 1 pm

6 La luce bianca presenta uno spettro continuo

7 Radiazioni assorbite Radiazioni emesse

8 Rappresentazione di Bohr (1916) L energia degli elettroni assume valori quantizzati, dipendenti dal raggio dell orbita. h/2 = minimo momento angolare mvr = n(h/2 ) r = raggio dell orbita v = velocità dell elettrone m = massa dell elettrone n = 1, 2, 3, numero quantico h = costante di Plank

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10 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 potenziale che 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 principale l = numero quantico angolare Ciò giustifica bande con livelli di energia vicine per lo stesso n.

11 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 magnetico s = +1/2, -1/2, numero quantico di spin.

12 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) v x (velocità) x v x = h/4 m aumentando il valore della massa della particella l indeterminazione perde significato.

13 TEORIA ONDULATORIA Ripensando 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 l a = circonferenza

14 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: d 2 f(x) f(x) = 0 dx 2 l 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.

15 L andamento di questa funzione viene descritto dall equazione di Schroedinger (1926): m/h 2 (E-V) = 0 operatore Laplaciano (somma di derivate parziali d 2 /dx 2 + d 2 /dy 2 + d 2 /dz 2 ) E-V = energia cinetica Non 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.