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
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 l lunghezza d’onda e n frequenza
Tipo di radiazione
elettromagnetica
Frequenza
Lunghezza d'onda
Onde radio
≤3 GHz
≥10 cm
Microonde
3 GHz – 300 GHz
10 cm – 1 mm
Infrarossi
300 GHz – 428
THz
1 mm – 700 nm
Luce visibile
428 THz – 749
THz
700 nm – 400 nm
Ultravioletti
749 THz – 30
PHz
400 nm – 10 nm
Raggi X
30 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.
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
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.
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.
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/4m
aumentando il valore della massa della particella
l’indeterminazione perde significato.
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
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)
42
+
f(x) = 0
dx2
l2
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 + 82m/h2(E-V)  = 0
operatore Laplaciano (somma di derivate parziali
d2/dx2+ d2/dy2+ d2/dz2)
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.