Transcript lezione modelli atomici
LA NATURA ELETTRICA DELLA MATERIA Il termine elettricità deriva dalla parola elektron che gli antichi Greci utilizzavano per spiegare il fenomeno dell’elettrizzazione dell’ambra per strofinio con un panno di lana. Fino alla fine del Settecento l’elettricità era conosciuta solo la forma di elettricità detta statica. Lo strofinio di qualsiasi oggetto provoca la comparsa su di esso di una carica elettrica che può attrarre piccoli oggetti.
L’esperimento di
Thomson
con i
tubi di Crookes
ha portato alla scoperta degli elettroni, particelle cariche negativamente che costituiscono le radiazioni definite raggi catodici. Gli atomi di tutti gli elementi contengono le stesse particelle negative, chiamate
elettroni
. Furono identificate altre particelle con carica positiva. La particella elementare positiva, che ha la stessa carica dell’elettrone e massa molto più grande, fu chiamato
protone
.
PARTICELLE SUBATOMICHE
MODELLO ATOMICO DI DALTON
Nel 1808
John Dalton
(Eaglesfield, 1766 – Manchester, 1844) propone un modello di atomo in grado di spiegare le leggi ponderali della Chimica: l’atomo è visto come una particella indivisibile (qui rappresentata come una sfera). Ben presto ci si rese conto che un simile modello teorico di atomo non era in grado di spiegare i fenomeni elettrici (che dovevano pur essere collegati alla natura particellare della materia) e nemmeno la natura dei legami che uniscono tra loro gli atomi per formare le molecole.
IL MODELLO ATOMICO “A PANETTONE”
Verso la fine del XIX secolo (precisamente nel 1897), il fisico britannico
J.J. Thomson
dimostra che i raggi emessi dal catodo (raggi catodici) sono particelle di carica negativa. Gli atomi si comportano come particelle neutre, per cui la presenza di particelle dotate di carica negativa può essere spiegata solamente ipotizzando che esistano nell’atomo anche particelle positive. Thomson propone perciò un modello di atomo che prevede un’omogenea distribuzione di particelle positive e negative, sparse come le uvette e i canditi nel panettone (
modello atomico “a panettone).
IL MODELLO ATOMICO DI RUTHERFORD
• gran parte di esse non subiva deviazioni e attraversava la lamina; • alcune particelle subivano una deviazione con angolature diverse rispetto alla direzione iniziale; • un numero molto esiguo rimbalzava, ma violentemente.
IL MODELLO ATOMICO DI RUTHERFORD
Sulla base dei risultati sperimentali Rutherford propose un nuovo modello di atomo • l’atomo è composto da un nucleo in cui sono concentrate carica positiva e massa; • gli elettroni occupano lo spazio vuoto intorno al nucleo e vi ruotano intorno come pianeti; • il numero di elettroni è tale da bilanciare la carica positiva del nucleo.
L’ ATOMO DI BOHR
Nel modello di Bohr l’elettrone non collassa sul nucleo, ma ruota senza emettere energia lungo orbite circolari prefissate: gli stati stazionari. Gli elettroni sono legati al nucleo dall’attrazione elettrostatica che si instaura tra le cariche positive e negative. Gli elettroni sono sistemati in livelli di energia crescenti, denominati
strati
o
gusci elettronici
.
L’ ATOMO DI BOHR
1.l’elettrone percorre solo determinate orbite circolari dette orbite stazionarie; 2. all’elettrone sono permesse solo certe orbite, a cui corrispondono determinati valori di energia (quantizzata); 3. per passare da un’orbita a un’altra a livello energetico più elevato, l’elettrone assorbe energia; 4. per passare da un’orbita a un’altra a contenuto energetico minore, l’elettrone emette un fotone di appropriata frequenza; 5. l’energia del fotone emesso o assorbito corrisponde alla differenza di energia delle due orbite.
L’ ATOMO DI BOHR
A ogni salto di orbita si ha una
transizione energetica
, ovvero emissione di energia sotto forma di fotone. Le orbite degli elettroni in un atomo sono
quantizzate
NUMERO ATOMICO, NUMERO DI MASSA E ISOTOPI
• il nucleo occupa o uno spazio enormemente ridotto rispetto al volume totale dell’atomo; • l’atomo ha una struttura essenzialmente vuota nella quale si muovono gli elettroni. Il numero di protoni presenti nel nucleo di un atomo si chiama
numero atomico
(
Z
). Se l’atomo è neutro, questo numero è uguale a quello degli elettroni.
NUMERO ATOMICO, NUMERO DI MASSA E ISOTOPI
Il
numero di massa
(A) è uguale alla somma del numero di protoni (Z) e del numero di neutroni (n ° ) contenuti nel nucleo
A = Z + n
° Conoscendo il numero atomico e il numero di massa di un elemento si può calcolare il numero di neutroni contenuti nel suo nucleo
n
°
= A - Z
NUMERO ATOMICO, NUMERO DI MASSA E ISOTOPI
Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento aventi le stesse proprietà chimiche ma masse diverse, perché contengono un diverso numero di neutroni.
IL MODELLO ATOMICO A STRATI
Gli elettroni sono legati al nucleo dall’attrazione elettrostatica che si instaura tra le cariche positive e negative. Gli elettroni sono sistemati in livelli di energia crescenti, denominati
strati
o
gusci elettronici
. I livelli sono
n
=1,
n
=2,
n
=3,
n
=4,
n
=5,
n
=6,
n
=7. Questi sette livelli di energia sono in grado di descrivere la struttura elettronica di tutti gli elementi della tavola periodica. Ciascun livello di energia è suddiviso in uno o più sottolivelli, designati con le lettere
s
,
p
,
d
,
f
.
LA CONFIGURAZIONE ELETTRONICA DEGLI ELEMENTI
Il numero massimo di elettroni che il livelli di energia possono contenere si ricava dalla relazione
numero massimo di elettroni = 2 · n 2 Sottolivello s = 2 e- Sottolivello p = 6 e- Sottolivello d = 10 e- Sottolivello f = 14 e-
s < p < d < f
La rappresentazione completa dei sottolivelli occupati da tutti gli elettroni, in un atomo oppure in uno ione, è chiamata
configurazione elettronica
.
La successione degli orbitali in cui sistemare gli elettroni in ordine di energia crescente è: