Teoria atomica, modello atomico, spettro elettromagnetico numeri quantici e orbitali

Teoria Atomica

I primi scienziati come Thomson, non avevano ancora idea del modello atomico, lui lo-ipotizzò a panettone: massa in cui uvetta e canditi o protoni ed e (neutroni nonconosciuti) erano distribuiti uniformemente nella massa. I protoni carichi positivamente,e gli elettroni carichi negativamente, ed erano in un numero tale da determinareequilibrio di carica e neutralità.

L’esperimento condotto dallo scienziato neozelandese Ernest Rutherford nel 1911 fudecisivo per chiarire la struttura dell’atomo.Egli fece collidere un fascio di particelle alpha (nuclei di elio emessi da alcuni elementiradioattivi come il torio o l’uranio) con una lamina sottile di oro al di là della quale poseuno schermo fluorescente.Rutherford osservò come mentre la maggior parte (99%) delle particelle attraversava lalamina senza subire deviazioni, una parte di esse veniva riflessa o deviata per angoli piùo meno grandi.Giunse così alla

conclusione che l'atomo dovesse consistere di un nucleo caricopositivamente in la massa dell'atomo e da elettroni posti esternamente al nucleo. Così le rare volte che le particelle positive a urtavano in pieno il nucleo di un atomo di oro venivano deflesse completamente o deviate sensibilmente nel caso di un loro passaggio in prossimità del nucleo stesso di oro. https://www.youtube.com/watch?v=ZTii46A-kaU Usato un elemento radioattivo chiamato polonio che libera particelle caricate positivamente; → Il polonio viene messo in una scatola di piombo con una piccola apertura barriera di piombo con una piccola apertura che permette il passaggio di un piccolo fascio di particelle caricate → positivamente schermo ricoperto con un particolare materiale che emette lampi di luce quando viene colpito da particele cariche positivamente con al centro una piccola lamina d'oro La maggior parte delle particelle attraversa la lamina e colpisce loschermo dietro di essa, ma non tutte alcune deviano lateralmente e circa 1 ogni 20000 di esse rimbalza dietro la pellicola verso la sorgente. Dunque Rutherford ipotizzò:

• Poiché le particelle alfa nella maggior parte dei casi oltrepassava la lamina d'oro senza subire deviazioni, significava che non incontrava alcun ostacolo sul proprio cammino e che quindi, l'atomo doveva essere formato prevalentemente da spazio vuoto.
• Poiché in qualche caso le particelle alfa venivano deviate e in rarissimi casi venivano riflesse, l'intera carica positiva (protoni) dell'atomo doveva essere concentrata in un "nucleo" piccolissimo e centrale: il nucleo.
• Gli elettroni negativi dovevano muoversi lungo orbite circolari. Il diametro del nucleo doveva essere centomila volte più piccolo del diametro dell'atomo.

Questo modello atomico detto modello planetario, poiché ricorda, in miniatura, il sistema solare in cui il sole.

Rappresenta il Nucleo dell'atomo e i pianeti gli elettroni, che si muovono lungo le proprie orbite attorno al sole (nucleo dell'atomo). Anche se geniale, il modello atomico di Rutherford non teneva conto di un importantissimo dato sperimentale della fisica: una particella in movimento ed elettricamente carica perde incessantemente energia. Poiché ciò deve valere anche per l'elettrone (carico negativamente), esso perdendo via via energia avrebbe finito per muoversi lungo orbite sempre più piccole, fino a cadere sul nucleo. Questo modello atomico fu successivamente sostituito dal modello atomico di Niels Bohr.

Rutherford: dai protoni ai neutroni. Nucleo composto di protoni. Intuizione dell'esistenza di particelle non cariche con massa dell'elettrone. Poiché il p+ ha una carica elettrica + uguale in valore assoluto a quella e una massa dell'elettrone circa 1800 volte maggiore di quella, Rutherford, dalla distribuzione angolare delle particelle alfa diffuse.

Riuscì a calcolare il numero dei p+ nel nucleo dei metalli costituenti il foglio usato come bersaglio: scoprì che la loro massa complessiva risultava in media uguale a - 0,5 volte il PA dell'elemento considerato.

Dovevano essere presenti anche altre particelle elettricamente neutre per giustificare la massa del nucleo - i neutroni scoperti nel 1932 da Chadwick.

Radiazione Elettromagnetica

Forma di energia che viaggia nel vuoto alla velocità della luce (3.108 m/s) formando campi elettrici e magnetici tra loro perpendicolari e che definiscono funzioni sinusoidali.

Si definisce lunghezza d'onda (λ-lambda) la distanza tra due punti consecutivi in concordanza di fase (due minimi, due nodi o due massimi chiamati anche creste). È misurata in unità di lunghezze: m, cm, nm, Å

Si definisce frequenza (ν-Ni) il numero di creste che vengono osservate al secondo ovvero il numero di cicli subiti dall'onda nell'unità.

Il testo formattato con tag HTML sarebbe il seguente:

La frequenza di un'onda è il numero di onde che passano per un punto in 1 secondo. La frequenza si calcola come reciproco del periodo (1/T) e si misura in cicli/s o hertz (1Hz = 1 vibrazione al secondo).

Si definisce ampiezza dell'onda l'altezza di una cresta dell'onda o la profondità di una valle. L'ampiezza d'onda è quindi la distanza del massimo della cresta dall'asse di propagazione dell'onda. La sua unità di misura è il metro (o uno dei suoi sottomultipli).

Le onde elettromagnetiche si classificano in funzione di lunghezza d'onda e frequenza. Ci sono onde corte, microonde, raggi x e raggi gamma, ma quelle che interessano per lo studio delle interazioni tra radiazione e materia sono quelle del visibile, IR e UV.

Aneddoto: Tubo Catodico: sistema prevalentemente composto di vetro, che deve essere smaltito. RAEE (rifiuto apparecchiature elettriche ed elettroniche) Composto da 4 vetri:

Base di ossidi di Ba e Sr, vetro silico-alluminatico (inizialmente ox di Pb ma poi ingialliva il vetro quindi sostituiti)^1|2. Vetro che tiene insieme il vetro 1 e 2 con una fritta (Miscela di sabbia silicea e di sostanze alcaline)^2/3. Vetri con ox di Pb. È un cannone di raggi x che devono essere trattenuti con il Pb, così che passi l'immagine e non i raggi X. Modello atomico di Rutherford (modello planetario) concetto dell'atomo nucleare (modello planetario) dallo studio della diffusione delle particelle. Incompatibilità con le leggi della meccanica e dell'elettromagnetismo classici secondo le quali: - gli atomi sono sistemi instabili; - gli spettri di emissione e di assorbimento sono spettri continui. Segnali luminosi che possono cadere nel visibile (es. analisi fiamma con filo di Pt). Secondo le leggi classiche sono continui ma allo stato gassoso sono a bandeo. Se lasciato stare è allo stato naturale, ma se eccitato si.emissione continui sono quelli in cui la luce viene emessa in modo continuo su tutto lo spettro di frequenze, senza interruzioni o lacune. SPETTRI A RIGHE sono quelli in cui la luce viene emessa solo in determinate frequenze, creando delle righe luminose sullo spettro. Queste righe sono caratteristiche di specifici elementi chimici e possono essere utilizzate per identificarli. Una luce policromatica è una luce composta da diverse radiazioni di colore, ognuna con la sua frequenza specifica. Quando questa luce attraversa un prisma di vetro trasparente, viene scomposta nelle sue radiazioni componenti a causa della deviazione che il prisma provoca sui raggi incidenti di diverse frequenze. Questo fenomeno è chiamato dispersione della luce. L'immagine che si può osservare su uno schermo dopo la dispersione della luce attraverso un prisma è chiamata spettro. Questo spettro mostra una serie di colori che vanno dal rosso al violetto, rappresentando le diverse frequenze delle radiazioni componenti della luce policromatica. Gli spettri di emissione sono gli spettri luminosi emessi da una sorgente luminosa. Possono essere di due tipi: spettri continui e spettri a righe.

EMISSIONE CONTINUA

Si chiamano gli spettri nei quali sono presenti tutti i colori dello spettro visibile, dal rosso al violetto. Danno spettri continui tutti i corpi incandescenti: solidi, liquidi e gas fortemente compressi. Tutti i colori dal rosso al violetto.

SPETTRI A RIGHE

In essi si osserva una successione di colori sfumati ma solo righe nette, colorate su sfondo nero (nero=assenza di luce). Sono tipici dei gas incandescenti a bassa P. Il numero di righe, il loro colore, la loro lunghezza d'onda e la loro frequenza, variano al variare del gas analizzato. Ogni elemento gassoso o reso gassoso ha il suo spettro di emissione.

SPETTRO A RIGHE DELL'IDROGENO H2

Un campione di H gassoso viene dissociato negli atomi componenti ed eccitato da una scarica elettrica. La luce emessa passa attraverso una fenditura e un prisma che disperde la luce nelle sue componenti. Ogni atomo ha il suo specifico spettro a righe.

Spettro di emissione a righe

Un gas o un vapore riscaldato emette una radiazione discontinua.

La luce emessa da una sorgente luminosa è formata da una radiazione elettromagnetica, che può essere visibile o invisibile all'occhio umano. Questa radiazione può essere scomposta in diversi colori utilizzando uno spettrografo. Lo spettro risultante è composto da righe luminose separate da bande oscure.

Le righe dello spettro dipendono dalla natura chimica del materiale che emette la luce. Ogni elemento o composto chimico emette uno spettro a righe caratteristico, con righe di diverse lunghezze d'onda e intensità. Questo fenomeno è così preciso che oggi la spettroscopia viene utilizzata per analisi chimiche.

Quando la luce continua proveniente da un corpo solido o liquido attraversa un gas o un vapore, si osserva che alcune radiazioni monocromatiche mancano nello spettro continuo. Queste radiazioni sono state assorbite dal gas interposto. In pratica, i gas e i vapori assorbono le stesse radiazioni monocromatiche che emettono, quindi lo spettro di assorbimento risulta essere l'esatto negativo dello spettro di emissione a righe.

In definitiva, si può intuire che nell'emissione e nell'assorbimento della luce sono coinvolti diversi fenomeni che dipendono dalla natura chimica dei materiali coinvolti.

Un elemento disperde una radiazione luminosa di ben definita lunghezza d'onda; nell'assorbimento, quello stesso elemento assorbe energia luminosa, ma solo della stessa lunghezza d'onda che è in grado di emettere. Dall'osservazione di questi tipi di spettri si può notare come la radiazione emessa dagli atomi per "salti" (n interi) non è continua, ma sembra essere caratteristica degli stessi atomi.

Plank nel 1900 ha stabilito le basi della teoria Quantistica. L'energia di un sistema meccanico è discontinua ed è emessa in pacchetti discreti detti quanti, il cui valore è proporzionale alla frequenza secondo l'equazione:

E = nhν

dove E è l'energia della radiazione emessa (J), n è un...