Chimica generale e inorganica

Modello di Bohr

Usò il concetto quantistico di Planck per risolvere il problema posto dal modello di Rutherford in termini di fisica classica.

• Elettrone di un atomo ruota con moto uniforme intorno al nucleo solo su alcune orbite (= stati stazionari): momento angolare elettrone è un multiplo intero di h/2m, senza avere emissioni di energia elettromagnetica; determina raggio orbita e energia elettrone.
• Uniche variazioni di energia permesse corrispondono a transizioni fra gli stati, con quanti di energia assorbita o emessa dati dalla relazione di Planck.

-> Equilibrio tra forza centrifuga e forza centripeta espressa dalla condizione di Bohr:

• Ricavo valore velocità al quadrato:
• Portiamo m e r a sinistra:
• Ricaviamo r:

-> Raggi orbite elettrone atomo H:

Energia totale = energia cinetica + energia potenziale. Si assume come energia pot. zero quella dell’elettrone a distanza infinita dal nucleo.

Nel passaggio da distanza infinita a distanza r dal nucleo, energia diminuisce.

-> Energia di qualsiasi fotone irradiato deve essere uguale alla differenza di energia tra 2 livelli.

Per assicurare che l'energia del fotone sia positiva prendiamo il valore assoluto della variazione di energia.

I numeri interi della formula empirica di Rydberg coincidono con i numeri quantici degli stati energetici di partenza e di arrivo dell'elettrone.

Lacune della teoria di Bohr

-> Teoria Bohr mostra lacune quando si cercò di applicarla al comportamento spettroscopico di atomi con più elettroni.

Gli spettri di questi atomi mostrano sdoppiamenti di righe in più righe singole vicine = multipletti.

Sommerfeld ->

• Elettrone percorre orbite ellittiche in cui nucleo occupa uno dei fuochi;
• Introduzione numero quantico angolare = l -> determina forma;
• Per ogni valore di n, il valore di l assume valori interi fra 0 e n - 1.

Quindi, salto elettrone da n = 2 a n = 1:

• Per Bohr, corrisponde a un’unica riga di frequenza;
• Per Sommerfeld, corrisponde a due righe di frequenza;

-> Alcuni sdoppiamenti di righe si riscontrano negli spettri di atomi sottoposti, durante eccitazione, a campo magnetico (effetto Zeeman) o a campo elettrico (effetto Stark).

Come una corrente elettrica (= flusso di elettroni), percorrendo una spira, genera campo magnetico, così elettrone percorrendo un’orbita, genera anch’esso un campo magnetico -> si introduce numero quantico magnetico m:

Assume valori compresi - l e + l incluso lo zero.

Inoltre, elettrone durante il moto ruota su se stesso -> numero quantico magnetico di spin:

Assume valori + 1/2 e - 1/2.

Esperimento di Stern-Gerlach

-> 1920, esperimento di Stern-Gerlach:

Eliminano aria da un contenitore e applicano campo magnetico disomogeneo. Lanciano un fascio sottile di atomi di argento verso un rivelatore.

Atomo di argento possiede un elettrone spaiato, questo fa sì che l’atomo stesso sia in moto.