Concetti Chiave
- L'atomo è composto da elettroni, protoni e neutroni, con il nucleo che concentra la maggior parte della massa.
- Il modello atomico di Rutherford descrive gli atomi come principalmente costituiti da spazio vuoto, ma presenta limiti riguardo alla stabilità degli elettroni.
- L'atomo di Bohr introduce orbite circolari per gli elettroni, che non irradiano energia finché si trovano in orbite permessi.
- Il principio di indeterminazione di Heisenberg stabilisce che non è possibile conoscere simultaneamente la posizione e la velocità di un elettrone.
- Il principio di esclusione di Pauli indica che in ogni orbitale non possono esserci più di due elettroni con spin opposto.
In questo appunto si descrive in modo molto dettagliato la struttura dell'atomo, con analisi delle sue caratteristiche e della sua definizione. Come ben si sa l'atomo è costituito da questi elementi: elettroni, protoni e neutroni. Si parla anche di altri termini e concetti, come per esempio il numero atomico, la massa molecolare, ecc... Si prende in considerazione anche il celebre modello atomico di Rutherford. Si descrive anche molto bene che cosa sia l'atomo di Bohr, si analizza anche il cosiddetto principio di indeterminazione di Heisenberg e tanti altri concetti molto importanti di chimica legati al concetto di atomo.
La struttura dell'atomo
Struttura dell'atomo: l'atomo è composto da elettroni, protoni e neutroni.Secondo il modello atomico di Rutherford gli atomi sono costituiti da spazio vuoto e la maggior parte della massa è concentrata in una zona piccolissima, il nucleo.
Il numero atomico (si indica con Z) è il numero dei protoni ed è situato in basso a sinistra nella formula di scrittura. L'unità di massa di riferimento per calcolarlo è 1/12 della massa del carbonio.
Si chiamano isotopi gli atomi con lo stesso numero di protoni ma diverso numero di neutroni.
La massa molecolare è la somma delle masse atomiche degli atomi presenti nella molecola.
Limiti del modello atomico di Rutherford: la forza centrifuga dovuta al moto circolare, che tenderebbe ad allontanare un elettrone dal nucleo, sarebbe bilanciata dalla forza di attrazione tra nucleo ed elettrone. L'elettrone dovrebbe irradiare energia e cadere nel nucleo, ma ciò porterebbe alla conclusione che gli atomi non siano sistemi stabili, eventualità smentita dall'esperienza.
L'atomo di Bohr
L'elettrone può ruotare attorno al nucleo solo in determinate orbite circolari;finché si muove in una delle orbite permesse l'elettrone non irradia energia.
L'elettrone assume energia 0 quando si trova a distanza infinita dal nucleo.
Orbita n=1 = stato fondamentale dell'atomo
n=2 … n=infinito = stati eccitati
Se ad un atomo viene fornita energia, l'elettrone salta in una delle orbite più esterne (stato eccitato) ma tende spontaneamente a tornare in una delle orbite a minore energia. In questa transizione di ritorno emette energia sotto forma di radiazione.
Limiti del modello atomico di Bohr: era accertato solo per l'idrogeno.
Principio di indeterminazione di Heisenberg: è impossibile conoscere con la stessa precisione sia la posizione che la velocità di un elettrone.
Orbitale: regione intorno al nucleo dove vi è una probabilità almeno del 95% di trovare un elettrone.
N (numero quantico principale): determina l'energia dell'elettrone e l'orbitale (1...7). Maggiore è il valore, maggiore è la distanza dal nucleo.
L = numero quantico secondario (0...n-1)
ml = numero quantico magnetico, indica gli orientamenti che un orbitale può assumere. (-L…+L)
Orbitali S= sferici
Orbitali P= lobi uniti
Ms= numero quantico di spin, indica se l'elettrone ruota in senso orario o antiorario (+1/2...-1/2)
Principio di esclusione di Pauli: in ogni orbitale non possono stare più di due elettroni e devono avere spin opposto.
Regola di Hund: gli elettroni si dispongono uno per ciascun orbitale con la stessa direzione di spin per cui tendono a stare lontani.
Configurazione elettronica: 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f
Domande da interrogazione
- Quali sono i principali componenti dell'atomo?
- Qual è il modello atomico di Rutherford e quali sono i suoi limiti?
- Come funziona l'atomo di Bohr e quali sono le sue limitazioni?
- Cosa afferma il principio di indeterminazione di Heisenberg?
L'atomo è composto da elettroni, protoni e neutroni, come descritto nel testo.
Secondo il modello di Rutherford, gli atomi sono costituiti da spazio vuoto con la massa concentrata nel nucleo. Tuttavia, presenta limiti, poiché non spiega la stabilità degli atomi e il comportamento degli elettroni.
L'atomo di Bohr descrive elettroni che ruotano attorno al nucleo in orbite circolari senza irradiare energia, ma è valido solo per l'idrogeno e non per altri elementi.
Il principio di indeterminazione di Heisenberg stabilisce che è impossibile conoscere con precisione sia la posizione che la velocità di un elettrone, evidenziando la natura probabilistica della meccanica quantistica.
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