Struttura dell'atomoL'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
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
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
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
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
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
Ep QUANTIZZAZIONE DELL’ ENERGIA Variazione discreta Variazione continua di energia 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 ψ2, in pratica solo dove ψ2 è grande
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
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
X = c
c = velocità di propagazione nel vuoto
delle radiazioni elettromagnetiche
2,998 x 108 m x s-1
300 000 km x s-1 a
Luce e elettroni
La luce è fatta di fotoni E = hν
costante di Planck h = 6,6310-34 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
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