EVOLUZIONE DEL MODELLO ATOMICO

DALTON (1808)

Democrito vissuto tra il 400 e 300 a.C.

pensa che le cose siano aggregati di parti indivisibili (“atomi”), eterne, immutabili,

senza parti o moto al loro interno e di numero infinito.

Leggi di Lavoisier (1775)

La massa di un sistema chiuso reattivo si

conserva (conservazione della massa)

Legge di Proust (1799) Leggi delle proporzioni definite e costanti

In un composto chimico gli elementi che lo costituiscono sono sempre presenti in

rapporti in massa costanti e definiti

Teoria atomica di Dalton (1800)

1. Tutta la materia è fatta da particelle microscopiche indistruttibili e indivisibili

chiamate atomi.

THOMSON (1904)

Greci (VII sec. A.C.)

Strofinando un oggetto di ambra o ebanite con un panno di lana, questo acquisiva la capacità di attirare a sé corpuscoli leggeri

Tubi di Crookes (1860)

Permisero ricerche sulla conduzione

dell'elettricità nei gas a bassa pressione.

Scoperta dell’elettrone (1904)

A pressioni di circa 10

-6 atm i raggi catodici

tracciavano una scia luminosa, erano deviati dall’attrazione esercitata dal magnete,

colpivano le palette di una ruota e urtavano la parete opposta.

I raggi catodici erano costituiti da singole particelle, di cui Thomson stimò in maniera

accurata la carica e la massa.

Scoperta protone (Rutherford 1919) Scoperta raggi anodici o canale (Goldstein

1866)

RUTHERFORD (1911) Teoria di Maxwell (1873):

La luce è costituita da radiazioni elettromagnetiche

Una carica elettrica oscillante produce un

campo elettrico e magnetico tra loro perpendicolari, che si propagano in forma di

onde

Lo spettro elettromagnetico è la disposizione ordinata di una serie di lunghezze d’onda.

Esiste relazione di proporzionalità inversa tra

la lunghezza d’onda e la frequenza della radiazione. Il loro prodotto è la velocità

dell’onda pari a quella della luce

Becquerel scopre la radioattività (1896):

insieme dei fenomeni di emissione spontanea di radiazioni α (poco penetranti, costituite da ioni He

+2), β (poco penetranti,

costituite da elettroni molto veloci) e γ (dotate di alta energia, apparentemente

prive di massa, molto penetranti ed elettricamente neutre) da parte di alcuni

atomi quali, ad esempio l’uranio

BOHR (1913)

Spettro continuo: quando la luce bianca solare passa

attraverso un prisma ottico si scompone in uno spettro continuo formato da

tante radiazioni colorate che vanno dal viola (λ = 400 nm) al rosso (λ = 750 nm)

(dispersione della luce).

Spettri atomici:

Una sostanza gassosa riscaldata a bassa pressione emette uno spettro

discontinuo caratteristico per numero di righe, lunghezza d’onda e frequenza,

dipendente esclusivamente dalla natura chimica del materiale emittente

Ipotesi di Bohr

Bohr, che a quel tempo lavorava con Rutherford, propose un modello che, applicando all'atomo di Rutherford la quantizzazione dell'energia introdotta

da Planck, riusciva a giustificare lo spettro dell'idrogeno.

E’ la più famosa applicazione della quantizzazione dell'energia.

SCHRODINGER (≈1930)

L'ipotesi di de Broglie (1924) afferma che ai corpi materiali, e in particolare

alle particelle, sono associate le proprietà fisiche tipiche delle onde.

,

Equazione di Schrödinger (1926)

il quadrato ψ

2 è legato alla densità di

probabilità di trovare l'elettrone in una qualsiasi zona di spazio attorno

al nucleo dell'atomo

Principio di indeterminazione di Hisenberg (1927)

E’ impossibile determinare con esattezza e simultaneamente la

posizione e la velocità di un elettrone ( e più in generale di una particella)

La configurazione elettronica: disposizione degli elettroni

legati attorno ai nuclei di uno o più atomi

2. Tutti gli atomi di uno stesso elemento sono identici e hanno uguale massa.

3. Gli atomi di un elemento non possono essere convertiti in atomi di altri

elementi. 4. Gli atomi di un elemento si

combinano, per formare un composto, solamente con numeri interi di atomi di

altri elementi. 5. Gli atomi non possono essere né creati né

distrutti, ma si trasferiscono interi da un composto ad un altro.

Legge di combinazione dei volumi (1808) Louis Gay Lussac

)(2)(1)(1 22 gHClgClgH

”L’interazione delle sostanze gassose ha luogo sempre nei rapporti più semplici…”

Quando due sostanze gassose si combinano tra loro per dare origine a una nuova sostanza gassosa, i volumi

delle sostanze reagenti e prodotte stanno tra loro secondo rapporti

esprimibili con numeri interi, razionali e semplici.

Legge di Avogadro (1811)

Volumi uguali di gas diversi, alla stessa

temperatura e pressione, contengono lo stesso numero di molecole

Cannizzaro (1854) Karlsruhe (primo congresso internazionale dei chimici)

a partire dalla legge di Avogadro, indicò la via per risolvere il problema della

determinazione delle masse degli atomi e delle molecole

I raggi anodici venivano prodotti nei buchi

(canali) del catodo e viaggiavano in direzione opposta a quella dei raggi catodici. Si

immaginò che i raggi catodici potessero colpire nel loro cammino le molecole di gas

strappando loro uno o più elettroni.

Scoperta neutrone (Chadwick 1932) Ipotizzò che il potere penetrante di una

“strana radiazione” consistesse in particelle neutre dotate di massa

approssimativamente uguale a quella dei protoni

Moosely (1913) Scopre che tutti gli atomi di un elemento

della TPE hanno lo stesso numero di protoni Z. Venne proposto un nuovo principio ordinatore degli elementi nella TPE.

Due isotopi hanno quindi lo stesso numero di protoni (cioè lo stesso numero atomico)

ma diverso numero di neutroni

Esperimento di Rutherford

Un fascio di particelle alfa venne lanciato da

una sorgente radioattiva contro una sottilissima lamina d’oro. Uno schermo

fluorescente venne posizionato tutt’intorno alla lamina d’oro, in modo da evidenziare

l’arrivo di ogni particella alfa. Alcune particelle (1/8000) venivano riflesse ad angoli anche maggiori di 90°. Questo era

un evento completamente imprevisto. “Fu allora che ebbi l'idea di un atomo con un

piccolissimo centro massiccio e carico”

Planck (1900) Scopre la quantizzazione dell’energia nel

mondo atomico e molecolare

L'energia associata a una radiazione

elettromagnetica è trasmessa in pacchetti discreti chiamati quanti, ciascuno dei quali è associato a un singolo fotone. L’energia E del

fotone dipende dalla frequenza ν della radiazione secondo la relazione:

Einstein (1905)

spiega l’effetto fotoelettrico l'elettrone può uscire dal metallo solo se l'energia del fotone è almeno uguale al

“lavoro di estrazione”

Dualismo onda-particella della radiazione

elettromagnetica

1° postulato:

l'energia di un elettrone dipende solo dal valore del numero quantico principale n

2° postulato: l'atomo irraggia energia quando un

elettrone effettua una transizione da uno stato stazionario ad un altro. La

frequenza ν della radiazione è:

Esperimento delle due fenditure (con luce 1801 Young, con elettroni Tubinga

1961, con molecole 1999)

Conferma il comportamento duale delle

particelle microscopiche. Sulla lastra si formano singoli punti

luminosi indicativi di un comportamento corpuscolare ma che poi, aumentando il numero delle particelle emesse, vanno ad evidenziare le frange di interferenza

tipiche del comportamento ondulatorio.

Dmitrij Mendeleev (1869)

pubblica la sua prima tavola periodica in cui gli elementi erano ordinati in righe e

colonne e in ordine di peso atomico; una nuova riga cominciava quando le

caratteristiche degli elementi cominciavano a ripetersi.

Alcuni spazi vuoti gli fecero ipotizzare l’esistenza di elementi non ancora

scoperti.

La tavola periodica degli elementi

TPE è lo schema con cui sono ordinati gli elementi chimici sulla base del

loro numero atomico Z e del numero di elettroni presenti negli orbitali

atomici s, p, d e f.

7 gruppi (o famiglie)

elementi che si trovano sulla stessa colonna della TP; hanno la stessa

configurazione elettronica esterna e caratteristiche chimiche simili

periodi elementi che si trovano sulla stessa

riga della TP; procedendo verso destra Z aumenta di 1 unità ogni casella;

presentano stesso n (numero quantico principale); ogni periodo incomincia

con un elemento il cui atomo ha come configurazione elettronica esterna un

elettrone di tipo ns e finisce con la

configurazione np blocchi

diverse regioni TP secondo il sottoguscio in cui risiede l'"ultimo"

elettrone

Proprietà periodiche caratteristiche degli elementi chimici

che variano periodicamente