Struttura dell'atomo

1. Struttura dell'atomo • L'atomo è costituito da: • nucleo • quasi tutta la massa, volume trascurabile • carica positiva • costituito di protoni e neutroni • elettroni • quasi tutto il volume, massa trascurabile • carica negativa

2. Particelle subatomiche • protone • massa 1,673•10-27 kg 1 u.m.a. • carica +1,60•10-19 C +1 • neutrone • massa 1,675•10-27 kg 1 u.m.a. • carica 0 • elettrone • massa 9,11•10-31 kg 0 u.m.a. • carica -1,60•10-19 C -1

3. Nucleo e elettroni • nucleo • n. atomico Z = n. di protoni • n. di massa A = n. di protoni + n. di neutroni • n. di neutroni = A - Z • carica elettrica +Z • elettroni • Z elettroni • carica elettrica -Z • massa totale A u.m.a. • carica totale 0

4. La Fisica classica è insufficiente • La Terra e i pianeti girano intorno al Sole • il moto inerziale li allontana • l'attrazione gravitazionale li spinge sul Sole • i due effetti si bilanciano • Gli elettroni girano intorno al nucleo? NO ! • gli elettroni hanno carica elettrica: se girassero emetterebbero energia Secondo la Fisica classica l'atomo non può esistere

5. La meccanica quantistica • 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

6. QUANTIZZAZIONE DELL’ ENERGIA Ep Variazione discreta Variazione continua di energia di energia

7. 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 ψ2, in pratica solo dove ψ2 è grande

8. 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

9. Orbitali • 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

11. a  X  = c c = velocità di propagazione nel vuoto delle radiazioni elettromagnetiche 2,998 x 108 mx s-1 300 000 km x s-1

13. Luce e elettroni • La luce è fatta di fotoni E = hν costante di Planck h = 6,6310-34 Js • Gli elettroni occupano gli orbitali a energia più bassa • 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