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