Struttura dell'atomo L'atomo è costituito da: nucleo elettroni quasi tutta la massa, volume trascurabile carica positiva costituito di protoni e neutroni elettroni quasi tutto il volume, massa trascurabile carica negativa

Particelle subatomiche protone massa 1,673•10-27 kg 1 u.m.a. carica +1,60•10-19 C +1 neutrone massa 1,675•10-27 kg 1 u.m.a. carica 0 elettrone massa 9,11•10-31 kg 0 u.m.a. carica -1,60•10-19 C -1

Nucleo e elettroni nucleo elettroni massa totale A u.m.a. n. atomico Z = n. di protoni n. di massa A = n. di protoni + n. di neutroni n. di neutroni = A - Z carica elettrica +Z elettroni Z elettroni carica elettrica -Z massa totale A u.m.a. carica totale 0

La Fisica classica è insufficiente La Terra e i pianeti girano intorno al Sole il moto inerziale li allontana l'attrazione gravitazionale li spinge sul Sole i due effetti si bilanciano Gli elettroni girano intorno al nucleo? NO ! gli elettroni hanno carica elettrica: se girassero emetterebbero energia Secondo la Fisica classica l'atomo non può esistere

La meccanica quantistica gli oggetti non hanno posizione e velocità misurabile non possono avere energia qualsiasi ma solo valori determinati non sono regolati dalle leggi di Newton come F = m a onde e particelle non sono cose diverse

QUANTIZZAZIONE DELL’ ENERGIA Ep Variazione discreta Variazione continua di energia di energia

La meccanica quantistica descrizione ultrasemplificata l'elettrone è descritto da una funzione matematica ψ (psi) definita in ogni punto dello spazio (funzione d'onda) ψ è calcolabile teoricamente, ma in pratica la matematica è complicata e si usano funzioni approssimate l'elettrone è distribuito in tutto lo spazio con densità proporzionale a ψ2, in pratica solo dove ψ2 è grande

L'atomo di idrogeno L'atomo di Idrogeno H è il più semplice il nucleo è un protone, niente neutroni Z = 1 A = 1 intorno al nucleo c'è un solo elettrone è l'unico atomo per cui sappiamo calcolare esattamente le possibili funzioni d'onda dell'elettrone si usano le ψ esatte dell'idrogeno per fare modelli ragionevoli per gli elettroni degli altri atomi

Orbitali Le funzioni d'onda si calcolano sempre a coppie, chiamate orbitali Le due ψ di un orbitale sono identiche per la distribuzione nello spazio Si dice che un orbitale può contenere 1 o 2 elettroni, o essere vuoto (0 elettroni) L'orbitale è una funzione matematica L'orbitale definisce l'energia e la forma (disposizione nello spazio) dell'elettrone

c = velocità di propagazione nel vuoto  X  = c c = velocità di propagazione nel vuoto delle radiazioni elettromagnetiche 2,998 x 108 m x s-1 300 000 km x s-1

costante di Planck h = 6,6310-34 Js Luce e elettroni La luce è fatta di fotoni E = hν costante di Planck h = 6,6310-34 Js Gli elettroni occupano gli orbitali a energia più bassa Se e- assorbe un fotone passa a un orbitale di energia maggiore di hν Se e- passa a un orbitale a energia più bassa di E, emette un fotone a frequenza ν