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CORSO DI CHIMICA
PROF. MICHELA CATAURO
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STRUTTURA DELL’ATOMO
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MASSA
(grammi)
MASSA
(U.M.A.)
CARICA
ELETTRICA
PROTONE
1,67265 X 10-24
1,0072
+1
NEUTRONE
1,67495 X 10-24
1,0086
0
ELETTRONE
0,00091 X 10-24
0,000
-1
U.M.A. = UNITA’ DI MASSA ATOMICA = 1,66 X 10-24 grammi
1/12 della massa dell’atomo di carbonio
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Leggi fondamentali della chimica note all'inizio del XIX
secolo :
la legge della conservazione della massa
la legge delle proporzioni definite
la legge delle proporzioni multiple
Dalla interpretazione di queste tre leggi J. Dalton
nel 1803 arrivó alla conclusione che la materia é
discontinua cioè formata da particelle e
formuló la prima teoria atomica della materia.
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teoria atomica di Dalton
 La materia non é continua, ma é composta da
particelle che non possono essere ulteriormente
divise né trasformate, gli atomi;
 Gli atomi di un particolare elemento sono tutti uguali
tra loro e hanno la stessa massa;
 Gli atomi di elementi diversi hanno massa e
proprietá differenti;
 In una reazione chimica tra due o piú elementi gli
atomi, pur conservando la propria identitá , si
combinano secondo rapporti definiti dando luogo a
composti.
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1895 - scoperta della radioattività
1897 – scoperta dell’elettrone
1914 – scoperta del protone
1932 – scoperta del neutrone
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Nel 1897 Thomson scoprì l’elettrone e propose
il primo modello fisico dell'atomo
Immaginò che un atomo fosse costituito da una sferetta di
materia caricata positivamente (protoni e neutroni non erano
stati ancora scoperti) in cui gli elettroni negativi erano immersi
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Nel 1911 Ernest Rutherford formulò un nuovo modello atomico
con il seguente esperimento: bombardò con particelle alfa (nuclei
di elio), cariche positivamente, una sottilissima lamina di oro. La
maggior parte dei "proiettili" attraversò l'ostacolo, ma alcune
particelle alfa tornarono indietro, altre vennero fortemente deviate
nella loro traiettoria, come fossero passate vicine ad un corpo con
la stessa carica positiva. Ne scaturì la seguente teoria:
 la massa dell'atomo non è distribuita uniformemente (come
sosteneva Thomson), ma è concentrata in una piccola zona, il
nucleo, carico positivamente
 gli elettroni, leggerissimi, occupano
tutto lo spazio intorno al nucleo e
ruotano intorno ad esso su orbite
circolari, come i pianeti intorno al sole
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•
Figura 5-9 Spettro di massa del
Neon.
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la radiazione assorbita dall’atomo per arrivare allo stato eccitato
e la radiazione emessa per tornare allo stato fondamentale
hanno la stessa 
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si aveva una buona corrispondenza fra la teoria di Bohr e le
osservazioni degli spettri degli atomi
(uno spettro è l'insieme delle frequenze delle radiazioni elettromagnetiche
emesse o assorbite dagli elettroni di un atomo).
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Spettro continuo
Spettro di emissione
Spettro di assorbimento
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Spettro di emissione dell’idrogeno
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spettro continuo
spettro di emissione dell’idrogeno
spettro di emissione del sodio
spettro di assorbimento del sodio
spettro di emissione dell’uranio-238
spettro di emissione dello stronzio
spettro di emissione del calcio
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Nel 1932 fu scoperto il neutrone per cui si pervenne
presto ad un modello dell'atomo pressoché
completo in cui al centro vi è il nucleo composto di
protoni positivi e neutroni ed attorno vi ruotano gli
elettroni.
Anche l'idea di come gli elettroni ruotano attorno al
nucleo venne profondamente modificata alla
luce delle scoperte della meccanica quantistica.
Fu abbandonato il concetto di orbita e fu introdotto il
concetto di orbitale.
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1924 – De Broglie
Tutta la materia possiede proprietà ondulatorie.
Ad ogni particella di massa m è associata un’onda con
lunghezza pari a
 = h/ mv
h = costante di Planck
m = massa della particella
v = velocità della particella
Maggiore la massa, minore il valore di , che può essere
così piccolo da non poter essere misurato.
Per un elettrone, con massa piccolissima, l’alto valore di 
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Per un elettrone, con massa piccolissima, l’alto valore di 
assume un ruolo importante per spiegarne il
comportamento.
Le diverse forme delle onde, con energia diversa, che
sono associabili all’elettrone vengono dette ORBITALI
Nell’atomo le variazioni energetiche sono il risultato
del trasferimento dell’elettrone da una configurazione
d’onda, con una energia, ad un’altra configurazione con
diversa energia.
L’orbita di Bohr corrisponde ad una traiettoria,
l’orbitale definisce la zona di spazio intorno al nucleo in cui
si ha una determinata probabilità di trovare l’elettrone
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Secondo la meccanica quantistica non si può
affermare con certezza dove un elettrone si trova in
un certo istante né dove si troverà in un istante
successivo.
Un orbitale non è una traiettoria in cui un elettrone
(secondo le idee della fisica classica) può stare,
ma definisce la zona di spazio intorno al nucleo in
cui si ha una determinata probabilità di trovare
l’elettrone.
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Per descrivere
 l’energia
 la grandezza
 la forma
 l’orientamento
di un orbitale
la teoria ondulatoria prevede 3 numeri quantici
nlm
n = numero quantico principale
indica diversi “livelli” in cui è possibile trovare l’elettrone
assume valori interi da 1 a , in pratica da 1 a 7
All’aumentare di n aumenta :
- la distanza media dell’elettrone dal nucleo
- l’energia dell’orbitale
i livelli sono indicati anche con lettere
1 2 3 4 5 6 7
K L M N O P Q
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l=
numero quantico secondario
divide l’orbitale in sottolivelli e ne determina la forma
assume i valori
interi da 0 a n -1
n l
1 0
2 01
3 012
4 0123
5 01234
i sottolivelli vengono
identificati con una lettera
l=0=
l=1=
l=2=
l=3=
orbitale
orbitale
orbitale
orbitale
s
p
d
f
Potremo avere perciò, per esempio, gli orbitali
2s (con n=2 e  =0)
3p (con n=3 e  =1) 5f (con n=5 e  =3)
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l=0=
l=1=
l=2=
l=3=
orbitale
orbitale
orbitale
orbitale
s
p
d
f
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m = numero quantico magnetico
descrive l’orientamento nello spazio di un orbitale
rispetto agli altri
assume i valori interi da – l a + l
l
0 (s)
1 (p)
2 (d)
3 (f)
m
-1, 0, 1
-2, -1, 0, 1, 2,
-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3
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n - determina il volume effettivo
l - determina la forma
m - determinando i possibili orientamenti nello
spazio, indica in pratica quanti orbitali di quella
forma esistono – il numero
orbitali con eguale valore di n e l hanno la stessa
energia e vengono definiti degeneri
---------------------------------ms = numero quantico di spin
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n=1
l=0
s
m=0
1s
l=0
s
m=0
2s
l=1
p
m =+1 m = 0 m = -1
l=0
s
m=0
l=1
p
m =+1 m = 0 m = -1
l=2
d
m =+2 m =+1 m = 0 m =-1 m =-2
n=2
n=3
2p
3s
3p
3d
orbitali con eguale valore di n e l hanno la stessa energia
e vengono detti degeneri
( es : i tre orbitali 2p e 3p, i cinque orbitali 3d)
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orbitali s
30
orbitali p
31
orbitali p
32
orbitali d
33
orbitali d
34
orbitali f
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ms = numero quantico di spin
tiene conto del fatto che l’elettrone ruota anche
intorno al proprio asse in senso orario oppure
antiorario;
le due possibilità sono indicate dai due valori che può
assumere ms, cioè +1/2 e – 1/2
in un orbitale
possono trovare posto
al massimo due elettroni,
con spin opposto
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Gli atomi sono particelle neutre
A
NUMERO ATOMICO
= Z
Z
X
numero di protoni presenti nel nucleo
identico al
numero di elettroni intorno al nucleo
NUMERO DI MASSA = A
somma di protoni e neutroni presenti nel nucleo
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