L’atomo di Bohr - marcofailla.files.wordpress.com · L’atomo di Bohr 6.L’energia della luce...
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L’atomo di BohrL’atomo di Bohr
Per spiegare il mistero delle righe spettrali,
Bohr propose un
Modello Atomico dell’Atomo di Idrogeno
(1913)
L’atomo di Bohr
1. L’elettrone può ruotare attorno al
nucleo solo su determinate orbite
circolari dette orbite stazionarie
2. Se l’elettrone rimane su un’orbita
stazionaria l’atomo non emette
energia
3. All’elettrone sono permesse solo un
limitato numero di orbite, che
posseggono determinate energie. Si
dice cioè che le orbite sono
quantizzate
L’atomo di idrogeno presenta un solo elettrone
L’atomo di Bohr4. Per saltare da un orbita a un’altra di livello energetico superiore,
l’elettrone deve assorbire energia.
Tale energia può essere fornita per mezzo del calore o di una
scarica elettrica
L'atomo è nello stato di energia
più basso
Stato Fondamentale
L'atomo assorbe energia dal fotone
passa nello Stato Eccitato
E1
E2
E1
L’atomo di Bohr
6. Quando l’elettrone cade su un livello di energia inferiore, l’atomo
emette una luce caratteristica;
La luce emessa compare come riga colorata nello spettro a righe
L'atomo è nello stato di energia
più basso
Stato Fondamentale
L'atomo assorbe energia dal fotone
passa nello Stato Eccitato
Questo stato ha un eccesso di energia
L'atomo deve perderla e ritornare di nuovo allo Stato Fondamentale
L'atomo emette un fotone
ritorna allo Stato Iniziale!!
E1
E2 E2
E1 E1 E1
5. L’Atomo non gradisce un eccesso di energia e tende a perderla per ritornare allo Stato fondamentale
L’atomo di Bohr
6. L’energia della luce assorbita o emessa è uguale alla differenza
fra le energie delle due orbite
E1
E2 E2
E1 E1 E1
E = E2 – E1
Per l’assorbimentoE = E1 – E2
Per l’emissione
L’atomo di Bohr
� Ogni orbita appartiene a un livello
di energia, denominato anche
guscio o strato.
� I livelli di energia delle orbite
dipendono dal numero n chiamato
numero quantico principale.
� n può assumere solo valori interi
positivi:
n=1,2,3….
+
n=2n=2
n=1n=1
n=3n=3
n=4n=4
� Il livello di energia più basso è
quello con n=1.
Tale livello viene chiamato Stato
Fondamentale e ha un’energia
pari a E1
� I livelli di energia superiore E2 E3E4….. sono chiamati Stati
Eccitati poiché l’elettrone li
raggiunge soltanto se possiede
una sufficiente quantità di
energia
E2E2
E1E1
E3E3
E4E4
n=5n=5 E5E5
L’atomo di Bohr
� l’elettrone dell’atomo, eccitato
alla fiamma o in altro modo,
salta su livelli di energia più
elevati assumendo valori
energetici diversi
+
Interpretazione
dello
Spettro A Righe
n=2n=2
n=1n=1
n=3n=3
n=4n=4
E2E2
E1E1
E3E3
E4E4
n=5n=5 E5E5
L’atomo di Bohr
+
n=2
n=1
n=3
n=4
n=5
Interpretazione
dello
Spettro A Righe
� L’elettrone dell’atomo eccitato, attratto dal nucleo ritorna nello stato fondamentale direttamente emettendo un fotone avente energia pari a: ∆E = E5 – E1 = hν
� O scendendo gradino per gradino
cioè passando per i livelli inferiori
di energia
L’atomo di Bohr
+
n=2
n=1
n=3
n=4
n=5
n=2
n=3
n=4
n=5
Interpretazione dello
Spettro A Righe
Serie di Balmer
n=6
n=6Nello spettro si osservano tante righe quanti sono i salti dagli stati eccitati allo stato
fondamentale
n=2
n=6
Il modello di Bohr si poteva
applicare solo
all’atomo di idrogeno
Non riusciva a spiegare lo spettro
degli altri elementi
Modello atomico a stratiIl modello atomico a strati spiega la natura degli
spettri atomici di tutti gli elementi
Gli elettroni negli atomi sono legati al nucleo
dall’attrazione elettrostatica che si instaura tra
le cariche positive ( i protoni nel nucleo) e le
cariche negative (gli elettroni che si muovono
nel nucleo)
Come sono sistemati gli elettroni che ruotano attorno al nucleo?
� Gli elettroni sono sistemati in
livelli di energia crescenti
� Tali livelli di energia sono
denominati anche strati o
gusci elettronici dell’atomo
� I livelli di energia sono
numerati dal più basso al più
alton=1
n=2
n=3
n=4
n=5n=6n=7
Questi sette principali livelli di energia sono in grado di descrivere la struttura elettronica di tutti gli elementi della tavola periodica
Ciascun livello di energia è suddiviso in uno o più sottolivelli
Tali lettere furono inventate dagli spettroscopisti per descrivere la
serie di righe dei metalli alcalini
s (Sharp) = riga netta
p (Principal) = principale
d (Diffuse) = diffusa
f (Fundamental) = fondamentale
La teoria prevede sottolivelli g,h,i,l,m ma per scrivere le strutture
elettroniche di tutti gli elementi della tavola periodica sono
sufficienti i primi 4 sottolivelli
s p d f
I sottolivelli di un livello energetico hanno valori di energia crescenti secondo l’ordine: s<p<d<f
n=1
n=2
n=3
n=4
1s
2s
3s
4s
2p
3p3d
4p4d4f
Ciascun livello di energia è suddiviso in uno o più sottolivelli
n=1 ���� 1 sottolivello
n=2 ���� 2 sottolivelli
n=3 ���� 3 sottolivelli
n=4 ���� 4 sottolivelli
l = 0
nessun piano nodale
l = 1
un piano nodale
Orbitali f
Appaiono col numero quantico n = 4
e corrispondono a
l = 3
ml = 0, ±±±±1, ±±±±2, ±±±± 3
n=1
n=2
n=3
n=4
1s
2s
3s
4s
2p
3p3d
4p4d4f
Quanti elettroni può contenere un livello principale di energia n?
Può essere ricavato dalla
seguente relazione:
no max di elettroni =2 x n2
n=1 ⇒ 2 elettroni
n=2 ⇒ 8 elettroni
n=3 ⇒ 18 elettroni
n=4 ⇒ 32 elettroni
Distribuiti nei sottolivelli
s = 2 elettroni
p = 6 elettroni
d = 10 elettroni
f = 14 elettroni
Configurazione elettronica
� La rappresentazione completa dei sottolivelli occupati da tutti gli elettroni in un atomo oppure in uno ione
Per rappresentare il numero di elettroni che occupa un determinato sottolivello si usano gli esponenti: 4s2
livello
Numero massimo di elettroni
sottolivello
Ogni atomo, nel suo stato fondamentale, avrà gli elettroni sui livelli a più bassa energia possibile,
cioè più vicini al nucleo
Configurazione elettronica
Per scrivere la disposizione degli elettroni di un atomo o di uno ione si applica la seguente regola:
Configurazione elettronica
n=1
n=2
n=3
1s
2s
3s
2p
Gli elettroni iniziano a disporsi, uno alla volta sul sottolivello a più bassa energia fino al
numero massimo consentito
1s2 2s2 2p6 3s1
Configurazione elettronica dei primi
18 elementi
Il numero di elettroni
in un atomo neutro è uguale
al numero atomico (Z) dell'elemento
1s2 2s2 2p6 3s2 3p2Si14
1s2 2s2 2p6 3s2 3p1Al13
1s2 2s2 2p6 3s2Mg12
1s2 2s2 2p6 3s1Na11
1s2 2s1Li3
1s2He2
1s1H1
1s2 2s2 2p1B5
1s2 2s2Be4
1s2 2s2 2p3N7
1s2 2s2 2p2C6
1s2 2s2 2p5F9
1s2 2s2 2p4O8
1s2 2s2 2p6 3s2 3p3P15
1s2 2s2 2p6 Ne10
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6Ar18
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5Cl17
1s2 2s2 2p6 3s2 3p4S16
Configirazione elettronicaatomoZ
La somma degli esponenti
corrisponde al numero di elettroni
posseduto da ciascun atomo
neutro nello stato fondamentale
����
è uguale
al numero atomico dell’elemento
Configurazione elettronica: anomalia
n=1
n=2
n=3
n=4
1s
2s
3s
4s
2p
3p
3d
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
Perchéquesta
anomalia?
Palazzina A è stata costruita in basso
Quota 3
Palazzina B è stata costruita più in alto
Quota 4
Il piano terra (4s)si trova più in
basso rispetto al terzo piano (3d)
Supponiamo di avere due palazzine, costruite lungo il fianco della montagna
Regola della diagonale
Schema
che ci consente di
stabilire l’ordine
di riempimento
per tutti gli elementi del
sistema periodico
1s1s
2s2s
3s3s
4s4s
5s5s
6s6s
7s7s
2p2p
3p3p
4p4p
5p5p
6p6p
3d3d
4d4d
5d5d
6d6d
4f4f
5f5f
7p7p
1s → 2s → 2p → 3s → 3p →4s → 3d → 4p → 5s → 4d →5p → 6s → 4f → 5d → 6p →7s → 5f → 6d → 7p
Configurazione Elettronica Configurazione Elettronica EsternaEsterna
Strato di valenzaStrato di valenza
Lo strato piLo strato piùù esterno di un esterno di un
atomo viene chiamato atomo viene chiamato
strato di valenza:strato di valenza:
Gli elettroni contenuti nello Gli elettroni contenuti nello
strato di valenza sono detti strato di valenza sono detti
Elettroni di valenzaElettroni di valenza2e- 1o
strato
2e- 2o
strato
6e-
3o
strato2e-
6e-
1s
2s
2p
3s
3p
nucleo