Prima parte di appunti completi per l'esame di Chimica fisica 1

INTRODUZIONE ALLA QUANTOMECCANICA

Un tempo si riteneva di poter esprimere il moto degli atomi e delle particelle subatomiche nei termini della MECCANICA CLASSICA, cioè della fisica del moto di Newton, in quanto questo funzionava e spiegava bene il moto degli oggetti comuni e dei pianeti.

Verso la fine del diciannovesimo secolo però si accumularono prove sperimentali che fecero apparire la meccanica classica del tutto INADEGUATA a trattare PARTICELLE MICROSCOPICHE come ELETTRONI e particelle NUCLEARI.

Un esempio è la STRUTTURA PLANETARIA dell'atomo con le particelle elettroniche che ruotano attorno al nucleo. La fisica classica di tale moto circolare prevede radiazione e quindi energia. Secondo la legge di conservazione dell'energia, già le radiazione emessa avrebbe dovuto diminuire continuamente fino a quando collasamente nel nucleo.Ma invece da prove sperimentali appurano che L'ATOMO È UN SISTEMA STABILE: la definizione della meccanica classica ha quindi NATURA CONCETTUALE perché ha una STRUTTURA DETERMINISTICA (ovvero che ci permette di determinare in maniera precisa l'evoluzione di un sistema nel tempo), il quale NON PUÒ ESSERE ESTESA anche ai fenomeni microscopici.

Le equazioni appropriate per descrivere il comportamento delle particelle microscopiche sono state introdotte a partire dagli anni '20 del secolo scorso, formando parte di un nuovo approccio teorico detto QUANTOMECCANICA.

Per introdurre i concetti della meccanica quantistica è importante in esigenza tenete conto che sono stati scoperti nel corso degli anni molti comportamenti contrari ai fatti tali di appaiono note I RISULTATI a cui ne sono giunti nel corso dei secoli.

ORIGINI DELLA MECCANICA QUANTISTICA

Per tenere più chiara l'esposizione dei concetti è utile riepilogare le tappe fondamentali dello sviluppo della fisica.

• 1801, YOUNG DIMOSTRA LA NATURA ONDULATORIA DELLA LUCE, osserva i fenomeni di interferenza. Messa finita conica di luce è rappresentata in forma di campo elettromagnetico.
• Onda in termini di CAMPO ELETTROMAGNETICO, onde partono bazioni di tipo OSCILLANTE elettrica e magnetica che si propaga senza limiti in forma armonica.
• Interpretamenti di idee onde portano emme forma di seno e COSENO attraverso lo spazio vuoto.
• Fenomeno di propagazione delle onde analoghe della ottica classica, come onde che muovono gli elettroni in modo formano in moti▀osc==li fermato aveo.
• Di fatto con ondeggiare nei nomina, in come rapporto riconoscibile che muovendo UN CAMPO ELETTRICO permette sopra e abdown la cariche antonline dove] fam memoriazione) ed un CAMPO MAGNETICO che oscilla nello ruolo che il campo in movimento.
• Il spettromagnetico è una LUNGHEZZA D'ONDA (cioè determina distoma nei piccoli cominiazione di una FREQUENZA (ovvero gcomgnide) most nulla alte(e ne conname), no in un punto probabilistico e no spolend-..
• Le frequenza si misura in HERTZ, dove 1 Hz è 1 s^-1 (secondo epoca meno 1 mol).

La grandezza di frequenza e lunghezza d'onda sono legate dalla seguente relazione:

λν = C

dove C ≃ 3.10⁸ m/s è la VELOCITÀ DELLA LUCE

Questo dimostra che MINORE è la lunghezza d’onda, MAGGIORE è la frequenza. Le caratteristiche dell’onda si riportano anche mediante IL NUMERO D’ONDA (1/λ) della radiazione:

ν = νcλ = λ

I fenomeni ondulatori sono caratterizzati dalla capacità di dare luogo ad INTERFERENZA e DIFFRAZIONE. L’interferenza si ha quando due onde provenienti da sorgenti diverse arrivano nello stesso punto dello spazio intorno a noi. Si ha una di queste due onde esse sono coerenti. I fenomeni di DIFFRAZIONE si hanno invece quando un’onda attraversa una fenditura lineare o circolare di dimensioni vicine alla sua lunghezza d’onda.

In ogni caso si può ottenere una radiazione SPETTRO ELETTROMAGNETICO in l’uminescenza λ 1,2: la luce è una radiazione elettromagnetica che fa da media regione del VISIBILE. Va da un insieme a una minaccia di radiazioni elettromagnetiche. Comprende i piccoli campi che può fare tra i. Ciò percependo le differenti lunghezze d’onda delle radiazioni in questo è intesi come COLORI DIVERSI:

Definito a grandi linee il campo elettromagnetico, un dato da FU MAXWELL NEL 1802 di unificare le leggi delle elettricità e del magnetismo, producin da onde e l’emissione di radiazione da parte di un corpo caricato.

Vi note esperienze di HERTZ riguardano le ONDE PRODOTTE DA SCARICHE ELETT_RICHE. e l'INTENSITÀ e ENERGIA della radiazione proporzionale da que_stindica AMPLOZIA […] la capacità di un corpo di EMETTERE ed ABSORIREradiazioni della stessa frequenza.

Fine 1800 - inizio '900: STUDI SUL CORPO NERO. È sorta della meccanica quanlica e la sua interazione con quella quantistica. Il è stata indica della caratteristica dell’unione sperimentali risolenvol avvinturano in rapporto con tec non raccolte fino ad at qua a momento.

Alla fine del 1800 viene mostrato lo SPETTRO DI EMISSIONE DEL CORPO NERO,mezzo quale vengono trasosti modernamenti non spiegabili con la l’inica atomica. Per spedirà dimostrazione del al passaggio energia e complesse cornua.radiazioni elettromagnetiche, tensione elevativa porte spietra dimensioni angoli.

strontanti longitudinoter

solarizzando i dati cal di una lampada stdion calore luce blu di tozze lunghezza d’ondin neresia profondista e chi sia tasti

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necessitano radiazioni come onde.

dirattrare.

ciclostemiva solo adunge Ultraveronucle edernativamente una profona.

di mordacco incandescenti, che alcuni biomica (che torra).

Equazione legge di conservazione:

¹/₂ mv² = hν − ξ

Dall’equazione si può facilmente dedurre che siccome l’energia cinetica è un termine positivo (o è nulla oppure è > 0), esso deve essere che hν - ξ ≥ 0 (hν ≥ ξ), perché l’equazione abbia soluzione.

Il termine ξ è una caratteristica del metallo detta funzione lavoro, cioè è l’energia necessaria per ottenere dall'infinito un elettrone dello stesso metallo. (L’analogo dell’energia di ionizzazione di un atomo e dell’una semplice molecola.)

L’emissione degli elettroni fornisce di fatto una spiegazione della non concordanza degli esperimenti raccontati nelle teorie precedenti.

1. La fotoemissione non si può verificare se hν < ξ, perché il fotone non ha sufficiente energia.
2. L'equazione precedentemente usata prevede che l’energia cinetica dell’elettrone espulso debba aumentare linearmente con la frequenza.
3. Quando incidiamo un elettrone, il fotone cede tutta la sua energia; per cui dovrebbe avere probabilmente delle emissioni continue, appena emissioni a occasioni, e cioè dai fotoni forniti energia insufficiente.

• 1923 - effetto Compton. Compton dimostrò che effettivamente la radiazione mostra un comportamento corpuscolare. Nell’esperimento di Compton venne mostrato che quando la radiazione incide su un elettrone questo viene deviato proprio come ci aspettiamo per l’effetto di un urto con una particella.
• 1909-1911 - lavoro di Rutherford. Nel 1909 Rutherford studia lo scattering di particelle α che passa tramite una laminina d’oro: si deduce che la massa atomica sia contenuta nel nucleo. Nel 1911 venne invece proposto il modello planetario dell’atomo, ormai ben più rimesso alla meccanica atomica.
• 1912 - modello atomico di Bohr. Bohr propone un modello atomico in cui gli e₋ elettronici ruotano su orbite circolari ad energia costante. Queste definizioni prevedendo che, l’ombinamento di un’occasione si formi solo per passaggi dell’elettrone tra orbite con E_n - E_m = hν! Ciò accomuna la spiegazione della regolarità degli spettri atomici la cui frequenza è:

U = ¹/_λ = cos ^{(1⁄m₁ - 1⁄m₂)}

Di qui nuove possibilità sono azzeccate andando a quantizzare il momento angolare L₂ e così è nuovo una maggiore di una unità fondamentale!