Seconda lezione Chimica generale e inorganica

Figura di diffrazione.

Le onde dando origine a figure di diffrazione. Sparando un elettrone verso lo stesso foglietto di

Esperimento si prende in considerazione un ~ c i aspettiamo che l'elettrone prosegui in

linea retta poiché ha un moto rettilineo

raggio X che facciamo attraversare un buco nel

~ b u c o rappresentato dallo spazio fra 2 uniforme oppure che al massimo viene deviato di

atomi~questo punto l'andava in tutte le poco se incontra altri atomi).

direzioni e quando incontra un'altra onda si Però si che in alcuni punti gli elettroni

o.s.sentO.

sottraggono a vicenda o si sommano arrivavo più concentrati perché si comportavano

come delle onde. L'andamneto di questi elettroni

era prevedibile se si applicava a loro le leggi delle

onde

Effetto fotoelettrico

(descrive che alcuni elementi se colpiti dalla luce emettono elettrone)

Utilizzo come esempio il selenio Se, appartenente al gruppo calcogeno.se questo elemento veniva

irraggiato con una luce di frequenza bassa (luce rossa) non accadeva nulla e la luce veniva semplicemente

ciflessa·ma se aumento l'energia delle, utilizzando onda con frequenza maggiore e lunghezza d'onda

~ u c e verde) e ~ Se riesco a far partire un elettrone lento, mentre se colpissi con 3 fasci di luce

verdi eliminerei 3 elettroni lenti. Però utilizzando una luce con lunghezza d'onda ancora piu bassa come

400nm ~ h o ~ alti riesco a far partire un elettrone veloce.

Quindi

• Il numero~ di luce influisce sul numero di elettroni che butto fuori

• L'energie di un raggio di luce influisce sul raggio che viene fuori, e se viene fuori un 'elettrone

perché c'è un valore di ~nergia ionizzazione dell'atomo, atomo diventa ~uce rossa non

fa niente, verde fa uscire lettrice lento e viola fa uscire elettrone veloce quindi parte dell'energia si

~

trasferisce come energia cinetica=spiegato da

Einstein dice che l'energia del fotone che viene data all'attimo viene utilizzata per rompere i legami tra

elettrone e atomo e quello che rimane si trasforma in energia cinetica E(fotone)=E(K)+E(~

hv=l/2mvl21+eYI0 in basso). Attraverso questo bilancio di energia capisco che c'è un valore dj soglia oltre

al quale l'elettrone non esce

Nell'effetto dico che UD....PCl.da. dà calcio a una partjcella(luce torcia non può muovere palline, qui è come sw

l'onda si comporta da particella che colpisce un'altra.

DUALISMO ONDE(de Broglie)

2

Considera equazione da Einstain E=mc fino ad ottenere A=h: mg. afferma che se ho parucelle di massa m e

v..che.

di velocità divido per h, ottengo la lunghezza d'onda di un'onda, significa che l'eltrone se assume una

certa velocita acquisisce una determinata lambda

ESPERIMENTO prendo un'elettrone e lo sparo con elettrone calcolo frmula debroglie, significa che l'eltrone

assomiglia a UD....PCl.da.di quella lunghezza d'onda.

Riprendendo questo esperimento e lanciando gli elettroni a una certa velocita, conosciamo la loro massa,

vediamo figure di djffrazjone {se misuriamo distanza dal distanze tra di loro si possono collegare

c.e.ntco......e

con la lunghezza d'onda di u.n...an.d.a)

CANNONE ELETTRONICO composto da un filamento(di lampade in scandescenza) di tungsteno attraverso cui

faccio passare corrente;quando il tungsteno raggiungeva i 2000 gradi ottenevo l'effettoTERMOELETTRCO

secondo cui si emetteva un elettrone.a questo punto metto il polo negativo di una pila sul filo e posiziono

lontanamente una piastra con il polo positivo della pia; dal filamento quindi parte un 'elettrone,che ha carica

8

negativo.che viene respinto dalla parte negativa della pila attraverso la forza di Culomb,forze ugguali si

respingono, menre la piastra attiraa l'elettrone che tenta passa da un buco della piastra.

In questo esperimento l'elettrone viene spinto e si comporta da onda mentre la forza di culomb diventa una

forza di accelerazione dell'eletrone F=ma

+ velocità=+frequenza=- A.

NB

PRINCIPIO D'INDETERMINAZUINE DI HEISEMBERG

Limite sulla precisione della conoscenza contemporanea della posizione (x) e della quantità di moto (p)

àx 6p ~h/4n

SCHRODINGER

fa

Il fisico un 'altro passaggio matematico·affermando che le onde si possono scrivere con delle equazioni

è

~riprendono equazione di maxwell).se l'onda anche una particella, allora la particella deve avere

un'equazione associata simile all'equazione d'onda per l'onda(l'onda ha un'equazione d'onda e la particella

è

ha un'equazione di partceUa non che sono la stessa cosa.

Lui va a descrivere la particella con una funzione danda che indica con la l e t t e r a ~ funzione d'onda la

mette in equazioene cerca di capire se riesce a spigare cosa fa una particella quest'equazione contiene un

parametro di energia totale moltiplicato per la funzione d'onda, un parametro per l'energia potenziale, e un

parametro per l'energia ~ c r i v e in pratica energia totale=cinetica + potenzile, si sapeva gia).

Usa numeri complessi com radice di -1 e per questo per dare un significato all'equazione egli eleva tutto al

2

quindi ha senso solo 111 (che ha grafico simile a quello della densità degli elettroni in

quadrato descjye probailità di trovare elettrone.

un'atomo

L'elettrone diventa Honda di materia come se fosse in più punti contemporaneamente quindi posso solo

trovare una probabilità per specificarne la posizione., si scopre anche che l'atomo di bohr è un caso

particolare di quell'equazione che in grado di descrivere tutti gli altri elementi attraverso calcoli molto

complicati.

Schrodinger applica la sua equazione agli atomi prende un protone lo mette al centro e ci fa girare intorno

U

un elettrone, l'energia potenziale è quella coulombiana e cjnetjca movimento dell'elettrone sul

l'energia

!!!!f!ggLe risolve l'equazione per l'atomo di idrogeno.S. ottiene un'equazione differenziale =ha per risultao

una funzione o famiglia di funzioni, c'è quindi un indice c che varia)

Per risolverla in maniera piu semplice lascia stare le coordinate cartesiane e lavora con le coordinate

~usiamo r=distanza dall'origine, 0=angolo di ~=angolo su cui girarmi).

Usando le coordinante polari posso ottenere la funzione d'onda per !:!l,che ha significato solo se leva al

quadrato 1112).

La funzione d'onda che S. ottiene per l'atomo di H eè una famiglia di funzioni d'onda con 3 indici(!!.!,m)

~

• n= numero quantico elettronico n~l e corrisponde allo strato elettronjcofper noi max

indicati dal periodo della tavola degli elemnti)

• l=numero quantico angolare Osls(n-1), cambiando la I si ottengono fuozjoni di forma

orbitali

diverse tcidimenjonali ci dicono che l'elttrone puo essere piu facilmente trovabile in zcerte one che

è è

in ~'elettrone diventato una nuvola di elettroni, l'elettrone sia li' che là)

• m= numero magnetico -lsms+I

l'elttrone descrive traiettorie complesse non cjrcolari descjtte da una funzione che seportata al quadrato mi

fornisce una forma tridimensionale che mi dice dove trovarre l'elttrone

ENERGAI DEGLI ORBITALI

Quando n=LJ=O quindi m=O ho quindi una sola possibilità e funzione che descrive l'energia piu bassa

possibile orbitale 1s

Se n=2 1=1\0 mentre m-1,0,1 avrò orbitali p=3

ORBIJAl !{forma a seconda dell'orbitale) 9

Orbitale l~assume valore in ogni punto dello spazio).la distrubuzione di probailità di trovare un'elettrone è

~robabilità + del90% di trovare ellettrone all'interno della sfera...t:l.elnucleo la probabilità non è zero

am assume un valore preciso perche l'elettrone entra nel nucleo. Mammano che mi allontano dal nucleo la

nuvola di elettrioni è+ sfumata

·-·□

orbitale 11 u

..

~O.I

o 0 50 100 l!IO 200 2!iO

,,,..

DeMttà funzione

probebNl in cl

di dlllll'orbltale 1s r.

probat,ilità sia

Sebbene trovare re1a1n:ine nucleo

la di VUIO al

aro.

massima. non auurne Yalont LA

la mai PR)bablti

Cln'•

trovare re6ettrone a una quab.iasi distanza ru:::teo non•

dì dal

mal nulla.

-·-··-----···-·-

Orbitale 25 parte da un valore non nullo quindi elettrone può entrare nel nudeo poi probabilità diminuisce

fino ad arriavare a zero=~a natura ha vietato una zona all'elttrone)

Orbitale 3 esse è coem la 25 ma on 2 ~'elettrone come fa a superare una regiione in qui non puo entrare

per andare dall'altra parte del grafico?non lo fa perche di per sé sia li che la)aumentando S aumentano i

e

nodi

ORBITALI p sono 3 hanno una funzione nello spazio a lombi.

e

1190% del tempo l'elettrone lo passa n e i ~ ha funzione positivo el'altro è negativo ma sono entrambi

Cll.S.i

elevati al quadrato orbitale 2pz chiamato perche si sviluppa attorno all'asse ~anche per x inoltre

y,

e

il piano xy è un piano in cui non c'è densità elttronjca quindi abbiamo piano nodale in cui la funzione è zero.

Le soluzioni dell'equazione di shrodinger ci dicono dove trovare non trovare lettrone

e cartesiani dxz

Orbitali d sono dei qauli hanno 4 lobi suddivisi perfettamente degli assi i d4Hob.i possono

5,1.re.

essere ettraversati da 2 piani nodali poi c'e quello con 2 lobi (sfera periferica ruota intorno all'asse di

rotazione ottengo ciambella).

La natura cerca di mettere l'elettrone in zone diverse di ~oiche2 elettroni si respingono) quindi li

posiziona nei semiassi opposti per soddifare la forza di culomb

ATOMI MULTIELETTRONICI

Schroodinger trova soluzione esatta di H soluzioni apprassimate di tutti gli altri element

e

SPIN elettronico

negli orbitali ci sono due elettroni che occupano la stessa regione di spazio. l'elettrone ha associato adesso

~

un campo roagneticoluna carica in movimento genera un campo magnetico si è scoperto però che se

eJettmne. eheh fermo conserva un campo magnetico poiché nonostante i fermi il moto di traslazione si

muove per rotazione spennando su gstesso creando un campo magnetico. l'elettrone può ruotare in due

e

modi possibili: senso orario o antiorario= faccio viene associato il quarto numero magnetico di spin che può

assumere valore --1/~1/2; quindi l'elettrone ha un momento magnetico dato dallo spin attraverso una

e

freccetta in su uno in giù indico i due sensi del campo magnetico.

e

principio di esclusione di pauli: in un atomo non possono esistere due elettroni con gli stessi numeri quantici

quindi in un orbitale non posso mette