Il modello di bohr

IL MODELLO DI  BOHR

Bohr ebbe il merito importante di riuscire a descrivere i livelli energetici permessi all'elettrone nell'atomo di H studiando e spiegando in maniera corretta le proprietà spettroscopiche dell'atomo di H. L' H2 gassoso sottoposto a scariche elettriche è in grado di emettere radiazioni elettromagnetiche che possono essere messe in evidenza con opportune tecniche ed ottenere lo spettro di righe (approfondimento fotocopie 1 ).

Per spiegare la natura di queste righe, Bohr propose che l'elettrone ruotante attorno al nucleo, fra tutte quelle possibili, potesse percorrere solo alcune orbite dotate di caratteristiche particolari:

Quando l'atomo H si trova nel suo stato fondamentale, vale a dire quando non è eccitato, l'elettrone ruota attorno al nucleo su un'orbita conservando costante la sua energia totale (in pratica senza irradiare energia).Quando l'atomo viene eccitato l'elettrone può saltare in un'orbita successiva di raggio più elevato però caratterizzata da un ben definito e costante contenuto d'energia chiamata da Bohr STATI STAZIONARI, questo è vero perché se non gli viene fornita la quantità esatta d'energia che è pari alla differenza tra l'energie delle due orbite, il salto dell'elettrone non avviene perché non c'è un'orbita intermedia. Una volta terminata l'eccitazione ogni elettrone ritorna allo stato fondamentale rimettendo l'energia acquistata sotto forma di radiazione di frequenza  (NU).

La relazione che descrive gli acquisti o le cessioni d'energia nella transizione di un elettrone sono:

E2 - E1 = h 

Questo spiega lo spettro di righe quindi l'atomo H, come del resto gli altri atomi; possiede un insieme di livelli energetici definiti quantizzati (e non si possono avere contenuti energetici diversi da questi). Le orbite stazionarie, cioè quelli che l'elettrone può percorrere hanno un raggio r tale che sia valido questa relazione:

m v r = n h /2 (m v r non possono avere qualsiasi valore ma sono valori multipli interi n) partendo da questa relazione, Bohr poté giungere ad una sequenza perfettamente definita di livelli energetici i cui valori dipendono da n tali valori furono in accordo con quelli ricavabili dallo spettro di righe. La teoria di Bohr si applica bene all'atomo di H ma quando si tenta di farlo anche per gli altri atomi polielettronici la cosa non risulta soddisfacente e solo in seguito si capì il perché. Il fisico francese de Broglie (1924) pensando alla natura dualistica della luce, ormai a quei temi il problema su di quale natura fosse la luce era stata ampiamente risolta (fotocopie 3 ). De Broglie propose che tutte le particelle materiali da quelle estremamente piccole a quelle più grandi possiedono anche caratteristiche d'onda. L'onda associata ad ogni particella in movimento ha una lunghezza d'onda inversamente proporzionale al prodotto della sua massa per la sua velocità, infatti, poiché E = mc2 e E = h si può scrivere

mc2 = h = h c/ h/mc p quantità di moto ( seguito foto copie 4 5 ).

Le idee d'Einsteini e di De Broglie, Bohr, Heisemberg portarono allo sviluppo di una nuova teoria in grado di descrivere il comportamento degli elettroni negli atomi e nelle molecole. Questa teoria è chiamata meccanica quantistica. Essa non si propone di descrivere in modo esatto la posizione o la traiettoria di un elettrone ma considera la probabilità di trovarlo in un certo punto in un atomo o in una molecola.

Il fisico austriaco Schrodinger allo scopo di descrivere il comportamento degli elettroni in maniera da tenere conto anche della loro natura ondulatoria propose un'equazione chiamata equazione d'onda di S. Perché ha la stessa formula generale dell'equazione usata per descrivere il comportamento delle onde. L'ampiezza d'onda descritta dall'equazione di S. è data dal simbolo (PSI) detta funzione d'onda dell'elettrone.

Le soluzioni dell'equazione di S. , applicata ad un sistema atomico, danno i livelli energetici possibili del sistema mentre il quadrato dell'ampiezza,  da la probabilità di trovare un elettrone ad un dato punto nell'atomo e per definire queste regioni di spazio si usa il nome di nuvola elettronica o più frequentemente orbitale (densità elettronica).

La meccanica ondulatoria ; permette di mettere in relazione le proprietà degli elettroni negli atomi con quattro numeri detti quantici che emergono dalla soluzione dell'equazione d'onda e che descrivono gli orbitali di un atomo