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L’orbitale di tipo d L’orbitale di tipo f Il numero quantico di spin Orbite elettroniche I numeri quantici (riepilogo) Sottolivelli energetici Il riempimento degli orbitali I modelli atomici Esercizio. La natura onda corpuscolo dell’elettrone Il moto ondulatorio dell’elettrone

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Presentation Transcript
gli orbitali
L’orbitale di tipo d

L’orbitale di tipo f

Il numero quantico di spin

Orbite elettroniche

I numeri quantici (riepilogo)

Sottolivelli energetici

Il riempimento degli orbitali

I modelli atomici

Esercizio

La natura onda corpuscolo dell’elettrone

Il moto ondulatorio dell’elettrone

L’energia di un’onda

Il numero quantico principale

L’energia quantizzata

Lo spettro dell’idrogeno

Gli orbitali

L’orbitale di tipo s

L’orbitale di tipo p

Gli orbitali
gli orbitali2
L’orbitale di tipo d

L’orbitale di tipo f

Il numero quantico di spin

Orbite elettroniche

I numeri quantici (riepilogo)

Sottolivelli energetici

Il riempimento degli orbitali

I modelli atomici

Esercizio

La natura onda corpuscolo dell’elettrone

Il moto ondulatorio dell’elettrone

L’energia di un’onda

Il numero quantico principale

L’energia quantizzata

Lo spettro dell’idrogeno

Gli orbitali

L’orbitale di tipo s

L’orbitale di tipo p

Gli orbitali

Menù principale

la natura onda corpuscolo dell elettrone
Nel 1924 un giovane fisico francese, Louis De Broglie (1892-1987), avanzò un ipotesi:

Così come vi è un comportamento corpuscolare delle onde, così deve esserci un comportamento ondulatorio delle particelle

Abbiamo vista la natura onda-corpuscolo della materia ed in particolare delle particelle elementari

Ci chiediamo ora come si comportano gli elettroni in un atomo

La natura onda-corpuscolo dell’elettrone
  • Einstein trovò la relazione tra massa ed energia

E=mc2

  • Plank trovò la relazione tra energia e frequenza di un onda associata

E=hn

  • De Broglie trovò l’equivalenza tra le due formule e ricavò
  • V velocità
  • l lunghezza d’onda
  • h costante di Plank h = 6,63 10-34 [J s]
  • mmassa

Gli Orbitali

Sommario

il moto ondulatorio dell elettrone
L’elettrone costretto ad orbitare lungo una linea chiusa dovrà quindi descrivere un’orbita che conterrà un numero intero di lunghezze d’onda

Un tratto di corda produce un onda stazionaria solo se ha lunghezze d’onda che è frazione intera della lunghezza della corda

Lo stesso fenomeno si produrrà in un orbita chiusa percorsa da un’elettrone

Il moto ondulatorio dell’elettrone

Sommario

Gli Orbitali

l energia di un onda
L’energia di un onda è dunque associata alla frequenza, a maggiore frequenza corrisponderà maggiore energia

Ricordiamo che la frequenza è l’inverso della lunghezza

La frequenza ci dice quante oscillazioni compie in un secondo

L’unità di misura della frequenza è l’Hertz Hz

10 Hz = 10

L’energia di un onda

Gli Orbitali

Sommario

il numero quantico principale
Distinguiamo innanzitutto dei livelli di energia a cui corrispondono il numero di lunghezze d’onda contenute nell’orbitaIl numero quantico principale

Applet

  • Si chiama

numero quantico n principale

il numero associato al livello

Gli Orbitali

postulati dibohr
Un elettrone non si sposta da un orbita all’altra, me e come se scomparisse e ricomparisse su un’altra orbita

Postulati di Bohr (forma ridotta)

Gli elettroni si muovono lungo orbite privilegiate (stazionarie) caratterizzate ognuna da una ben definita quantità di energia

Si verificano emissioni di energia sotto forma di onde elettromagnetiche, solo quando un elettrone “salta” da un’orbita ad energia maggiore ad un’altra ad energia minore

Postulati diBohr

Niels Bohr

Gli Orbitali

Sommario

l energia quantizzata
Una conseguenza dei postulati di Bohr è che l’energia è “quantizzata”, cioè l’elettrone può esistere solo su di un determinato livello energetico e non tra un livello e l’altroL’energia “quantizzata”
  • Per spiegare lo spettro di emissione dell’idrogeno Bohr pensò che quando l’atomo è riscaldato il suo elettrone assorbe una ben precisa quantità di energia che gli permette di posizionarsi su un livello superiore
  • Dopo ciò l’elettrone ritorna su orbite ad energia minore restituendo sotto forma di quanti di luce di frequenza determinata la differenza di energia

Gli Orbitali

Sommario

lo spettro dell idrogeno
Lo spettro dell’idrogeno

Gli Orbitali

Sommario

gli orbitali10
Gli orbitali
  • Tenendo conto che anche l’elettrone possiede natura oscillatoria, nel 1926 il fisico austriaco Erwin Schröedinger (1887-1961) formulò un equazione matematica che descrive il comportamento ondulatorio degli elettroni nell’atomo
  • In essa compare la funzione Ψ chiamata funzione d’onda, il qui quadrato Ψ2 corrisponde alla densità di probabilità di trovare l’elettrone, in base all’energia che esso possiede, in una certa regione dello spazio intorno al nucleo

Si chiama orbitale la regione dello spazio intorno al nucleo in cui è massima (almeno il 90%) la densità di probabilità di presenza dell’elettrone

Gli Orbitali

Sommario

l orbitale di tipo s
L’orbitale di tipo s
  • Un primo tipo di orbitale è quello di tipo s
  • Ad esso corrisponde un’orbita di tipo circolare

Gli Orbitali

gli orbitali di tipo s
Orbitale s2

Nella figura in alto l’elettrone compie 1’oscillazione completa durante la percorrenza dell’orbita

Orbitale s4

Nella figura in basso l’elettrone compie 2 oscillazioni complete durante la percorrenza dell’orbita

Gli orbitali di tipo s

Gli Orbitali

Sommario

gli orbitali di tipo p
Gli orbitali di tipo p compaiono dal secondo livello in poi

L’orbita di questi orbitali è di tipo ellittico

Inoltre sono disposti secondo tre diversi orientamenti spaziali

Il numero di questi orientamenti dell’orbitale è detto numero quantico m

Gli orbitali di tipo p

il numero quantico m

Gli Orbitali

gli orbitali di tipo p14
Gli orbitali di tipo p

Gli Orbitali

Sommario

gli orbitali di tipo d
Gli orbitali di tipo d

Sommario

Gli Orbitali

gli orbitali di tipo f
Gli orbitali di tipo f

Gli Orbitali

Sommario

il numero quantico di spin
Il numero quantico di spin

Enrico Fermi, Werner Heisemberg e Wolfgang Pauli (1927)

Wolfgang Pauli

Il principio di esclusione di Pauli

  • Non possono coesistere in un orbitale elettroni che hanno eguale numero quantico
  • Perciò in un orbita possono esserci solo due elettroni con numero quantico di spin diverso

Gli Orbitali

Sommario

orbite elettroniche
Orbite elettroniche

Gli Orbitali

Sommario

i numeri quantici riepilogo
I numeri quantici (riepilogo)

Sommario

Gli Orbitali

sottolivelli energetici
Sottolivelli energetici
  • L’energia di ogni orbitale è sempre diversa da un altro
  • Tra il livello 3 ed il livello 4 viè una sovrapposizione dei livelli energetici
  • Gli elettroni si sistemeranno sempre al livello energetico più basso se non è occupato
  • Nel riempimento elettronico si dovrà procedere cominciando dal livello più basso e procedere verso il successivo

Gli Orbitali

Sommario

il riempimento degli orbitali
Il riempimento degli orbitali

Gli Orbitali

Sommario

i modelli atomici
I modelli atomici

Applet

Immagine computerizzata dell’atomo

Gli Orbitali

Sommario

esercizio
Esercizio

Sommario

Gli Orbitali