Struttura dellatomo Latomo costituito da nucleo quasi tutta

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 – carica +1, 60 • 10 -19 C 1 u. m. a. +1 • neutrone – massa 1, 675 • 10 -27 kg – carica 0 1 u. m. a. • elettrone – massa 9, 11 • 10 -31 kg – carica -1, 60 • 10 -19 C 0 u. m. a. -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 • carica totale A u. m. a. 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

QUANTIZZAZIONE DELL’ ENERGIA Ep Variazione discreta di energia Variazione continua 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

a 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

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