LA STRUTTURA DELL'ATOMO
Studio dei fenomeni elettrici: dalla capacità di alcune soluzioni di
condurre l'elettricità può essere spiegata colla presenza di particelle dotate
di carica elettrica: gli ioni,
grazie a ricerche sul passaggio della corrente elettrica attraverso i gas. Esse
impiegavano i tubi di scarica, al
cui interno si possono evidenziare i raggi
catodici: erano elettroni; il rapporto
tra carica elettrica e massa di tali particelle (e/m) è: e/m=1,76*10^8 C/g. Valore della carica elettrica: e=1,60*10^-19 C; massa=9,11*10^-28 g.
Furono inoltre, nel 1886, scoperti anche i raggi
canale: flussi di ioni positivi prodotti dall'impatto dei raggi catodici
sugli atomi del gas rarefatto contenuto nel tubo; lo ione idrogeno fu chiamato protone.
Fenomeni di radioattività -
1)Raggi a: sono costituiti da
particelle con m a quella degli
atomi di elio e C+; non sono molto penetranti. 2)Raggi b: m e C = a quelle degli elettroni; + penetranti delle part. a. 3)Raggi g: natura ondulatoria,
sono radiazioni; molto penetranti,
simili ai raggi X.
I
modelli atomici - 1)Thomson e il modello atomico "a
panettone" (1904): ritiene che gli elettroni (-) siano "affogati" in una
sfera con C+ che li attrae e può trattenerli uno vicino all'altro. NON è valido
perché: destinato a essere messo in crisi dalle successive conoscenze sulle
particelle subatomiche. 2)Rutherford e
il modello atomico planetario o nucleare (1911): a)la massa di
ciascun atomo dev'essere concentrata nel nucleo;
b)il nucleo dev'essere 10^4~10^5 volte + piccolo dell'atomo, e con C+; c)gli
elettroni impegnano la periferia dell'atomo con un vorticoso movimento (mod. planetario); d)il numero degli elettroni dev'essere =
a quello delle cariche + nel nucleo, x cui l'atomo è neutro. Il numero dei protoni è detto numero atomico (Z), è = a quello degli elettroni e varia x ogni elemento. Il num. dei protoni + quello dei neutroni
dà il numero di massa (A); atomi con lo stesso Z ma diverso A
appartengono allo stesso elem. e sono chiamati isotopi. NON è valido xché:
gli elettroni tenderebbero a cadere sul nucleo teoria quantistica di Planck E=h/*n (E: energia del "quanto", n: freq. della radiazione e
h: K
di proporzionalità di Planck). 3)Bohr e il modello atomico quantistico (1913):
(considerò le righe spettrali e la struttura dell'atomo di H) a)un atomo esiste
solo in precisi stati stazionari o quantici, corrispondenti a "discreti"
valori di E, così che gli elettroni
non emettono radiazioni e non "precipitano"; b)l'irraggiamento e l'assorbimento
di E sono causati solo dalla transizione dell'atomo da uno stato di E all'altro (E< x l'irraggiamento, > x l'assorb.);
c)l'elettrone descrive orbite circolari i cui raggi sono ricavabili dalla
formula r=n^2*53pm (n: 1° num. quantico o principale (solo valori interi +)); d)l'E tot. dell'elettrone che descrive una certa orbita è
En=(-2,18*10^-18)/n^2 joule; e)la freq. n della radiazione emessa da
un elettrone che ritorna al suo stato stazionario è: n=(E2-E1)/h TLo spettro d'emissione dell'H si compone di 3 gruppi di righe: Paschen (:radiazioni infrarosse),
Balmer
(:linee colorate), Lyman
(:radiaz. ultraviolette). 4)il modello atomico quantistico~ondulatorio
(1926/27): principio d'indeterminazione di Heisenberg:
".è impossibile conoscere contemporaneamente sia l'esatta posizione che
l'esatta velocità d'una particella elementare"; equazione d'onda di Schröndinger: l'elettrone ha la natura sia di un'onda,
sia d'una particella; introducendo i 3
numeri quantici nell'equaz. d'onda s'ottiene la funzione d'onda (y), il cui quadrato è
proporzionale alla possibilità di trovare l'elettrone dei diversi punti dello
spazio; la rappresentazione grafica di y^2 è una diffusa
nuvola di probabilità diversa x ogni n. quantico, di cui s'utilizzano le superfici
a densità elettronica K, indicate col nome di orbitali (:la regione dello
spazio in cui la probabilità di trovare un elettrone è del 90%).
I 4 numeri quantici - 1)il 1° numero quantico principale
n stabilisce
il contenuto di E nell'orbitale; 2)il 2° num. quantico azimutale l definisce la forma e, in parte, il contenuto
di E dell'orbitale, 3)il 3° num. quantico magnetico m
definisce l'orientamento dell'orbitale
nello spazio; 4)il 4° num. quantico magnetico
di Spin ms attribuisce a
ciascun elettrone un momento angolare
intrinseco x occupare lo stesso
orb., 2 elettroni devono avere Spin opposti.
Le regole
della configurazione elettronica - 1)principio
di Aufbau: gli elettroni occupano gli orbitali
seguendo l'ordine di E crescente; s'ottiene
così la configurazione elettronica che corrisponde allo stato fondamentale stazionario dell'atomo; 2)principio d'esclusione o di Pauli:
2 elettroni in un atomo NON possono avere tutti e 4 i num. quantici uguali nello
stesso orbitale non si possono trovare più di 2
elettroni; 3)principio della
massima molteplicità o di Hund: gli
elettroni si dispongono prima da soli
negli orbitali degeneri e s'accoppiano
solo quando non ci sono più altri orbitali degeneri liberi.
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