Transcript Struttura dell`atomo
Struttura dell'atomo
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L'atomo è costituito da: nucleo
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quasi tutta la massa, volume trascurabile
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carica positiva
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costituito di protoni e neutroni elettroni
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quasi tutto il volume, massa trascurabile
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carica negativa
Particelle subatomiche
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protone
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massa 1,673 •10 -27 kg
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carica +1,60•10 -19 C neutrone
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massa 1,675 •10 -27 kg
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carica 0 elettrone
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massa 9,11 •10 -31 kg
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carica 1,60•10 -19 C 1 u.m.a.
+1 1 u.m.a.
0 u.m.a.
-1
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Nucleo e elettroni
nucleo
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n. atomico Z = n. di protoni
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n. di massa A = n. di protoni + n. di neutroni
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n. di neutroni = A - Z
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carica elettrica +Z
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elettroni
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Z elettroni
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carica elettrica -Z massa totale carica totale A u.m.a.
0
La Fisica classica è insufficiente
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La Terra e i pianeti girano intorno al Sole
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il moto inerziale li allontana l'attrazione gravitazionale li spinge sul Sole i due effetti si bilanciano Gli elettroni girano intorno al nucleo?
NO !
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gli elettroni hanno carica elettrica: se girassero emetterebbero energia Secondo la Fisica classica l'atomo non può esistere
La meccanica quantistica
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gli oggetti non hanno posizione e velocità misurabile non possono avere energia qualsiasi ma solo valori determinati non sono regolati dalle leggi di Newton come F = m a onde e particelle non sono cose diverse
QUANTIZZAZIONE DELL’ ENERGIA E p Variazione discreta di energia Variazione continua di energia
La meccanica quantistica
descrizione ultrasemplificata • • •
l'elettrone è descritto da una funzione matematica ψ (psi) definita in ogni punto dello spazio (funzione d'onda) ψ è calcolabile teoricamente, ma in pratica la matematica è complicata e si usano funzioni approssimate l'elettrone è distribuito in tutto lo spazio con densità proporzionale a ψ 2 , in pratica solo dove ψ 2 è grande
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L'atomo di idrogeno
L'atomo di Idrogeno H è il più semplice il nucleo è un protone, niente neutroni Z = 1 A = 1 intorno al nucleo c'è un solo elettrone è l'unico atomo per cui sappiamo calcolare esattamente le possibili funzioni d'onda dell'elettrone si usano le ψ esatte dell'idrogeno per fare modelli ragionevoli per gli elettroni degli altri atomi
Orbitali
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Le funzioni d'onda si calcolano sempre a coppie, chiamate orbitali Le due ψ di un orbitale sono identiche per la distribuzione nello spazio Si dice che un orbitale può contenere 1 o 2 elettroni, o essere vuoto (0 elettroni) L'orbitale è una funzione matematica L'orbitale definisce l'energia e la forma (disposizione nello spazio) dell'elettrone
a
X
= c c = velocità di propagazione nel vuoto delle radiazioni elettromagnetiche 2,998 x 10 8 m 300 000 km x x s -1 s -1
Luce e elettroni
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La luce è fatta di fotoni costante di Planck E = hν h = 6,63
10 -34 Gli elettroni occupano gli orbitali a energia più bassa Js Se e assorbe un fotone passa a un orbitale di energia maggiore di hν Se e passa a un orbitale a energia più bassa di E, emette un fotone a frequenza
ν