Principi della forza centrifuga e attrazione colombiana
Forza centrifuga = mv2/r
Forza di attrazione colombiana = Ze2/4π ε0 r2
Equilibrio delle forze: Fc = Fa
mv2/r = Ze2/4π ε0 r2
V2 = Ze2/4π ε0 mr
Energia quantizzata
L'energia non è continua, ma discreta cioè rilasciata in quanti.
mvr = n h/2π
(V2) = ( nh/2πmr )2
V2 = n2h2/4π2m2r2
Ze2/4π ε0 mr = n2h2/4π2m2r2
r = m2h2 ε0/πmeZe2
Forze e orbite
Forza centrifuga = Fc mV2 / r
Forza di attrazione colombiana = Fa Ze2 / 4πε0 r2
Fc = Fa mV2 / r = Ze2 / 4πε0 r2
V2 = Ze2 / 4πε0 m r
Energia degli elettroni
L'energia non è continua, ma discreta cioè rilasciata in quanti.
mvr = mh momento angolare dell'elettrone deve essere uguale ad un numero intero h / 2π
V2 = (mh / 2πmr)2
V2 = mh / 4π2 m2 r2
Ze2 / 4πε0mr = mh / 4π2 m2 r2
r = m2h2ε0π mke Ze2
Emissione di energia
Dato che l'atomo emetterá energia solo quando passa da un'orbita all'altra
E = -1/2mV2 = Ze2/4πεorm
E = -Ze2/8πεor = m2h2εo/πmZe2
E = - Z2e4/8m2h2εo
Transizioni elettroniche
Se un elettrone salta da un'orbita iniziale ad una finale avremo quindi:
ΔE = ( - Z2e4m/8m2h2εo ) - ( - Z2e4m/8m2h2εo ) = Z2e4m/8ε2h2 ( 1/n2f - 1/n2i )
Se ben ricordiamo poi questa equazione è della stessa forma dell'equazione di
V = R( 1/n2f - 1/n2i )
Quindi deduciamo che R = Z2e4m/8εoh3c
Sommerfeld e le orbite ellittiche
Potendo dell'analisi spettroscopica inoltre Sommerfeld riuscì a spiegare la relazione tra il numero quantico principale ed il numero quantico azimutale esumando che, dopo le prime orbite, più vicine al nucleo, di forma circolare, quelle successive potessero avere forma ellittica.
- n → principale
- k → azimutale 1, 2, … m
- M = 1 - 1/1 (circolare)
- M = 2 - 2/2 (circolare), 2/1 (ellittica)
- M = 3 - 3/3 (circolare), 3/2 (ellittica), 3/1 (ellisse + stufo)
Così venne spiegato perché alcune linee spettrali erano scisse in due, tre, quattro o più linee.
Principio di indeterminazione di Heisenberg
Heisenberg stabilì che tanto più precisamente possiamo ottenere la posizione di un elettrone, tanto meno precisamente possiamo conoscerne la velocità.
Δx x Δv ≥ h/4π
Indeterminazione di spazio/velocità
Da qui si posero infatti al concetto di probabilità di trovare l'elettrone in una particolare posizione o in preciso valore di spazio.
Ondulazioni stazionarie e funzione d'onda
Sappiamo che per un'onda stazionaria con l'impdescritto da una funzione F(x) tale che
d²F(x)/dx² = -4π²/λ² F(x)
Se ora consideriamo che F(x) sia la nostra ψ allora avremo
d²ψ/dx² = -4π²/λ² ψ
Ovviamente questo se lo consideriamo in una dimensione, senno' d²ψ/dx² + d²ψ/dy² + d²ψ/dz² = -4π²/λ² ψ
Usando il gradiente al posto delle tre derivate parziali:
∇²ψ = -4π²/λ² ψ
Relazione di De Broglie
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