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Un atomo quindi composto da un nucleo formato da nucleoni (protoni e neutroni) e da elettroni (in egual numero dei protoni, quando l'atomo elettricamente neutro) che gli ruotano attorno. Ogni atomo indicato da una sigla e da due numeri : il numero atomico (il numero dei protoni identico al numero degli elettroni) indicato in basso vicino al simbolo dellelemento edilnumero di massa (il numero dei nucleoni, ovvero dei protoni e dei neutroni che costituiscono il nucleo) indicato in alto.

1Un atomo pu esistere in natura con un ugual numero atomico ma diverso numero di massa. Simili atomisono detti isotopi ed hanno le stesse propriet chimiche (cio di creare composti, molecole, dalle stessepropriet). Esistono isotopi stabili e radioattivi, le diverse quantit sono espresse come abbondanza %

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3Teoria di ThompsonLatomo una sfera. In essa la carica positiva distribuita uniformemente mentre gli elettroni si trovano dispersi allinterno della sfera come i semi in una anguria. La carica dellatomo globalmente neutra.4Esperimento di RutherfordUna sorgente radioattiva sparava un fascio di particelle alfa (42He2+), contro una sottilissima lamina d'oro (le particelle alfa hanno una massa molto pi piccola di un atomo d'oro). Attorno alla lamina d'oro era stato disposto uno schermo ricoperto di solfuro di zinco, in modo che le particelle alfa colpendo lo schermo, lasciassero tracce microscopiche nel solfuro di zinco.

Secondo la teoria per cui gli atomi sono sfere permeabili neutre, ci si aspettava che le particelle alfa, dotate di alta energia, non avessero problemi a sfrecciare attraversando qualche atomo. Le particelle alfa avrebbero dovuto semplicemente passare dritte attraverso la lamina d'oro e lasciare delle tracce in una piccola regione dello schermo posto dietro la lamina. 5

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Anche se la maggior parte delle particelle alfa era deviata solo di poco rispetto alla traiettoria iniziale, alcune erano molto deviate e pochissime addirittura rimbalzavano indietro, nella direzione da cui provenivano. Era noto che cariche elettriche dello stesso tipo provocavano una significativa deviazione di ''proiettili " molto pi pesanti. Un modello di nucleo centrale ed elettroni ruotanti su orbite esterne non poteva essere spiegato con le leggi della fisica classica.7

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La luce ha anche un carattere corpuscolare se si considera costituita da fotoni ciascuno con la propria energia E= hn h =6,6 10-34 j s9

Caratteristiche delle onde

11Molte informazioni sugli elettroni vengono dagli spettri di emissione atomica prodotti da atomi eccitati per effetto termico o elettrico.

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13Ogni linea spettrale corrisponde alla l relativa alla energia emessa, e lo spettro limpronta digitale dei vari elementi.Bohr scrisse equazioni del moto delle- per H secondo orbite circolari a raggi discreti ed E quantizzate (ogni orbita corrispondeva a un preciso livello energetico dellelettrone). Gli elettroni potevano passare solo da unorbita allaltra, ma le leggi della fisica classica non spiegavano la stabilit dellatomo anche dopo il miglioramento con le orbite ellittiche di Sommerfield. Il modello di Bohr invece applicava la meccanica classica allelettrone come se si trattasse di una pallina da tennis in moto.Si dovette passare alla meccanica quantistica per spiegare e descrivere meglio il moto degli elettroni.14

15Anche gli elettroni come le radiazioni elettromagnetiche hanno natura corpuscolare e ondulatoriaAd ogni particella di massa m in movimento a velocit v associata unonda l= h/mvRelazione di De Broglie

Tale relazione vale per tutta la materia ma evidenziabile solo per le particelle microscopiche.16Principio di indeterminazione di Heisemberg

impossibile determinare esattamente, ad un dato istante, la posizione di una particella avente massa della ordine di grandezza di un elettrone e la sua velocit, in quanto la relazione che lega le incertezze sulla posizione e sul prodotto velocit x massa (quantit di moto p) della particella :

DxDp= h/4p

con h = costante di Planck = 6,6252 * 10-27 erg s= 6,6257*10-34J*s.

Volendo infatti osservare un elettrone attraverso una sorgente di luce che lo illumini, essa emetterebbe fotoni ad alta energia che, interagendo con gli elettroni, comporterebbero una deviazione dalla loro traiettoria e una variazione della loro velocit. Utilizzando anche una sorgente di fotoni a bassa energia, non sarebbe possibile determinare la posizione dell'elettrone con sicurezza 17I risultati di Heisenberg e De Broglie:

Sanciscono che il metodo con il quale sino ad allora era stato studiato l atomo era inappropriato, ed aprono pertanto la strada alla meccanica ondulatoria.

Lequazione di Schroedinger basata sulla meccanica ondulatoria:

una funzione matematica il cui quadrato indica la probabilit che lelettrone ha di trovarsi in un determinato volume unitario dello spazio. Essa deve rispondere ai 3 seguenti requisiti :normalizzazione la probabilit totale (estesa a tutto lo spazio) di trovare un elettrone massima 100% .univocit in ogni punto dello spazio plausibile un solo valore della funzione donda.limitatezza in nessun punto la densit di probabilit pu essere infinita.Soluzione di Schroedinger del tipo n,l,m (funzione donda) con tre numeri correlati tra loro detti numeri quantici. Soluzione precisa solo per latomo di H18il n quantico n (1,2,3): Identifica una distanza dal nucleo detta raggio di Bohr per la quale lenergia dellelettrone assume un determinato valore. Per n = 1 lenergia minima, negativa ed lo stato a cui tutti gli elettroni tendono, essendo il pi stabile. Per n = lenergia massima e pari a 0 in quanto lelettrone si trova a distanza infinita dal nucleo.

Il n quantico l (0,..n-1): in relazione con energia e forma della regione di spazio occupata dallelettrone

Il n quantico m (-l, 0,+l):Influenza gli orientamenti spaziali delle superfici limitanti le regioni di spazio a maggiori probabilit di trovare e-.

19ORBITALE una funzione donda che rispetta le 3 restrizioni ed alla quale sono stati assegnati valori plausibili per i 3 numeri quantici. Ogni orbitale indicato con numero (corrispondente ad n) e una lettera (dipendente da l) e rappresenta la regione di spazio che racchiude 90-95% di probabilit di trovare e-.

GUSCIO o STRATO linsieme degli orbitali aventi lo stesso numero quantico principale. 20

21Gli orbitali s e p.

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