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Teoria di probabilità di trovare l'elettrone:

non posso misurare contemporaneamente velocità e posizione dell'elettrone, se misuro uno

perdo l'altro, non posso dire quindi con certezza la posizione di un atomo ma solo la probabilità

di dove trovarlo.

Quindi:

Teoria quantistica: so che in un determinato momento l'elettrone passa in un dato punto: piano

• bidimensionale;

Teoria ondulatoria: l'elettrone può passare o non passare, è anche un onda e può non

• passare in un punto dato. Posso solo calcolare la probabilità che esso si trovi in un

determinato punto: piano tridimensionale;

La probabilità di trovare un nucleo scende allontanandosi dal nucleo. Possiamo calcolare le

zone di maggiore o minore probabilità di trovare gli elettroni: c’è una zona in cui la probabilità è

massima, allontanandosi dalla quel questa diminuisce. È interessante notare come questa zona

corrisponda a quella individuata da Bohr, ma mentre per lui essa era la zona unica in cui orbita

l’elettrone, adesso sappiamo che, come detto, è solo la zona dove è massima la probabilità di

trovarlo.

Si è passati quindi a una definizione delle orbite tridimensionale, per cui adesso si parla di:

orbitale: una nube elettronica in cui vi è una certa probabilità di trovare l’elettrone

n indica le dimensioni e l’energia dell’orbitale;

• l=0 non da più un orbita circolare ma un orbitale ellittico. Possiamo avere 1S, 2S, 3S e così

• via, sono tutte sfere con raggi crescenti, ma rimane comunque più probabile trovare gli

elettroni vicini al nucleo, al quale gli elettroni degli orbitali S si possono avvicinare

notevolmente, ed è per questo che sono più difficili da “strappare” all’atomo, risentendo più

direttamente dell’attrazione del nucleo rispetto agli elettroni di altri orbitali;

con l=1 si hanno tre orbitali P, a forma di clessidra, con il centro che si assottiglia man

• mano che si avvicina al nucleo (non ci sono quindi elettroni vicino al nucleo, per questo gli

elettroni degli orbitali P sono relativamente facili da “strappare” all’atomo. I tre orbitali P

possibili sono quelli determinati dagli m -1, 0 e 1, orientati secondo i tre assi cartesiani x, y

e z;

Con l=2, abbiamo 5 orbitali D, con m da -2 a 2, sono orbitali relativamente poco importanti

• perché molto raramente coinvolti in una reazione;

Con n=4, l=3, avrò 9 orbitali F;

Nome Simbolo Valori Per la teoria Per la teoria

quantica indica ondulatoria indica

principale n 1 < n < 7 raggio ed energia dimensioni ed

energia

angolare l Numeri interi tra schiacciamento forma

0 e n-1

magnetico m Numeri interi tra orientamento orientamento

-l e +l

di spin m -1/2 o +1/2 direzione direzione

s

La struttura dell'atomo come natura ondulatoria

Come mai sostanze diverse danno colori diversi se sottoposti a una fiamma? Il raggio di luce

colorata generata dalla fiamma viene diviso nelle varie componenti da un prisma e poi impresso

su carta fotografica (spettrogramma).

Ogni sostanza se illuminata emette delle caratteristiche righe spettrali, lo spettro di quella

sostanza, a lei tipico. Largo uso se ne fa in astronomia.

Per interpretare correttamente lo spettro bisogna partire dal concetto di luce

La luce è è una radiazione elettromagnetica che si propaga a 300.000 km al secondo, C.; essa

oscilla, ha frequenza, misurata in s⁻¹, e una lunghezza d'onda, inversamente proporzionale alla

sua frequenza. Ad un alta frequenza (raggi X, raggi gamma) corrisponde una breve lunghezza

d’onda ed un alta energia, ad una bassa frequenza (onde radio) corrisponde una grande

lunghezza d’onda e una bassa energia.

Considerare la struttura dell’atomo in questo modo permette di arrivare alla definizione di

orbitale con un diverso approccio.

Un raggio di luce è un fascio di energia emesso da una sorgente. Secondo la meccanica

quantistica la luce è costituita da “pacchetti”, o quanti discreti di energia elettromagnetica, i

fotoni, la cui energia è direttamente proporzionale alla frequenza della radiazione, per cui i

fotoni della radiazione UV sono dannosi perché abbastanza energetici da scindere alcuni

legami chimici; ciò che perette di percepire differenti colori è il fatto che fotoni di diversa energia

causano nel nostro occhio effetti diversi.

E = h v (h: costante di Planck, v: frequenza)

Spettri atomici e livelli energetici

Quando si fa passare corrente elettrica attraverso un campione di H a bassa pressione viene

emessa luce di molte frequenze diverse. La riga emessa di maggiore intensità cade nel rosso

(656nm) cosicché gli atomi eccitati brillano apparentemente di luce rossa.

Un atomo emette soltanto particolari frequenze di radiazioni perché è in grado di cedere energia

soltanto in determinate quantità distinte; questo porta a credere che l'atomo stesso possa

esistere solo in una determinata serie discontinua di stati, i cosiddetti livelli energetici. Quando

subisce una transizione, l’elettrone passa da uno di tali livelli energetici a un altro e la differenza

di energia, ΔE, viene scambiata sotto forma di un fotone, accettato o emesso.

Dato che l’energia del fotone è E = h v, con h costante di Planck e v frequenza della luce della

radiazione della quale il fotone fa parte, segue che ΔE = h v.

Proprietà ondulatorie degli elettroni

Come la luce, anche un elettrone può comportarsi come onda e particella, infatti il dualismo

onda-particella caratterizza anche gli elettroni.

Relazione di de Broglie: λ(lunghezza d’onda) = h/m v (ad una particella pesante che viaggia veloce è

associata una lunghezza d’onda piccola)

Uno dei primi esperimenti volti a confermare il carattere

ondulatorio degli elettroni fu quello effettuato da Davisson e

Germer nel 1927; essi sapevano che, passando per un

reticolo i cui intervalli fossero comparabili con la lunghezza

d’onda, la luce dà origine a una figura caratteristica nella

quale si alternano zone luminose a zone scure: la figura di

diffrazione. Gli elettroni riflessi da un cristallo forniscono sulla

lastra fotografica una figura di diffrazione. In questo caso a

fungere da reticolo sono gli strati degli atomi. La figura

corrisponde esattamente a quella prevista per elettroni la cui

lunghezza d’onda è data dalla relazione di de Broglie

Ciò significa che la lunghezza d’onda associata ad elettroni di energia nota è esattamente

uguale a quella predetta da de Broglie


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albiz94

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia
SSD:
Università: Verona - Univr
A.A.: 2014-2015

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher albiz94 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Chimica e chimica biologica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Verona - Univr o del prof Bertoldi Maria Rita.

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