struttura atomica

Question 1

4 pilastri della meccanica quantistica

Answer 1

doppia natura delle radiazioni elettromagnetiche
la natura ondulatoria di elettroni e materia
la quantizzazione dell’energia
il principio di indeterminazione di heisenberg

Question 2

radiazione elettromagnetica ci permette

Answer 2

di trasmettere energia nel vuoto o in un mezzo fisico

Question 3

la radiazione elettromagnetica secondo la fisica classica

Answer 3

composta da un campo elettrico e un campo magnetico perpendicolari e con un andamento sinusoidale, in cui la grandezza si comporta come un’onda. inoltre, sono in fase, raggiungono il massimo e il minimo nello stesso momento. la direzione è quella perpendicolare ai due piani

Question 4

le grandezze delle radiazioni elettromagnetiche

Answer 4

lunghezza d’onda
frequenza
ampiezza
velocità di propagazione
intensità

Question 5

tipi di onde elettromagnetiche

Answer 5

raggi gamma
raggi x
ultravioletti
luce visibile
infrarossi
microonde
onde radio

Question 6

radiazione policromatica

Answer 6

radiazioni costituite dall’insieme di onde con frequenze e lunghezze d’onda diverse

Question 7

radiazione monocromatica

Answer 7

radiazione costituita da onde con stessa frequenza e lunghezza d’onda

Question 8

rifrazione

Answer 8

fenomeno che permette di separare le onde policromatiche. passando dal vuoto ad un materiale, la velocità di propagazione di ogni onda varia in base a frequenza e lunghezza d’onda, le onde si muovono in modo differente e si separano
come scoperto da Newton, la luce bianca passando da un prisma trasparente si divide in una serie di colori compresi tra il rosso e il violetto

Question 9

velocità di propagazione nel vuoto

Answer 9

2,99 * 10^8 m/s

Question 10

primo fenomeno contro la fisica classica

Answer 10

radiazione del corpo nero
scaldando un oggetto sotto la temperatura di fusione, esso diventa incandescente ed emette energia
lo spettro di emissione indica l’insieme di radiazioni emesse
i corpi incandescenti non emettono onde ultraviolette

Question 11

quanti di energia

Answer 11

la radiazione del corpo rigido è spiegabile solo se consideriamo l’energia come quantizzata. gli atomi possono assumere o donare energia solo come multipli di una quantità indefinita detto quanto di energia

Question 12

equazione di plank

Answer 12

h * f

Question 13

valore di h

Answer 13

6,63 * 10 ^-34 J*s
onde con elevata frequenza trasportano una quantità elevata di energia

Question 14

secondo fenomeno contro la fisica classica

Answer 14

effetto fotoelettrico
quando una lamina metallica viene colpita da un’onda con una lunghezza d’onda opportuna, emette degli elettroni
collegando la lamina ad un circuito, esso si chiude quando le onde colpiscono la lamina

Question 15

osservazioni sull’effetto fotoelettrico

Answer 15

1. avviene solo quando la frequenza della radiazione supera un valore di soglia
2. l’emissione di lettroni dipende dall’intensità della radiazione
3. l’energia cinetica dipende dalla frequenza, se la frequenza non supera una certa soglia, il fenomeno non avviene

Question 16

Einstein e la fisica classica

Answer 16

Nel 1905 Einstein conclude che l’onda ha una natura corpuscolare e che le onde sono quantizzate e costituite da piccole particelle chiamate fotoni con un energia che dipende dall’equazione di Plank
la radiazione elettromagnetica può essere descritta come un’onda o come un fascio di particelle

Question 17

De Broglie

Answer 17

nel 1925 De Broglie dimostra che anche la materia possiede una doppia natura, ogni corpo possiede un’onda la cui lunghezza dipende dalla massa e dalla velocità del corpo
nasce la meccanica quantistica, non utilizzabile per il mondo macroscopico

Question 18

equazione di De Broglie

Answer 18

lunghezza d’onda = h / (m*v)

Question 19

conseguenze dell’equazione di De Broglie

Answer 19

materia ed energia non sono distinte
l’energia è una forma di materia
la materia possiede sempre le stesse proprietà, ondulatorie e corpuscolari
per gli oggetti macroscopici prevalgolo le proprietà corupscolari, per oggetti molto piccoli come fotoni le proprietà ondulatorie. per gli atomi, di dimensioni medie, entrambe le proprietà

Question 20

spiega il fenomeno dei saggi alla fiamma

Answer 20

il fenomeno si basa sul fatto che gli atomi di alcuni elementi, se riscaldati emettono energia sottoforma di calore o di radiazione elettromagnetica.
in particolare, quando ricevono energia gli atomi si eccitano e gli elettroni passano dallo stato fondamentale allo stato eccitato. quando l’energia non viene fornita, l’atomo la rilascia sottoforma di calore o radiazioni e torna allo stato fondamentale.
sottoponendo le radiazioni emesse a rifrazione, è possibile osservare le varie onde che compongono a radiazione policromatica e quindi quali onde vengono emesse dall’atomo, grazie all’osservazione dello spettro di emissione, uno spettro a righe caratteristico di ogni elemento.

Question 21

l’energia degli elettroni è quantizzata

Answer 21

ogni elemento ha uno specifico spettro di emissione e può emettere solo radiazioni con frequenza definita. per questo, l’energia è quantizzata.
l’energia di un qualsiasi atomo non è continua ma quantizzata, cioè caratterizzata da una serie discotinua di salti, detti livelli energetici.
misurando la frequenza delle onde dello spettro a righe, possiamo calcolare l’energia dei livelli che l’elettrone può occupare
gli elettroni in un atomo non possono occupare livelli casuali ma ben definiti

Question 22

quando è stato studiato lo spettro di emissione dell’idrogeno

Answer 22

a metà 800 da Balmer e Rydberg, analizzando le lunghezze d’onda si rese conto che era possibile calcolarle con un’equazione

Question 23

equazione di Balmer - Rydberg

Answer 23

frequenza = R (costante di Rydberg) * (1/n1^2 - 1/n2^2) (numeri interi piccoli con n1 < n2)

Question 24

costante di Rydberg

Answer 24

3,29 * 10 ^ 25 Hz

Question 25

spettro di assorbimento

Answer 25

spettro visibile della luce bianca senza le frequenze che un atomo è in grado si assorbire.
quando un fascio di luce colpisce atomi di idrogeno, essi assorbono le radiazioni con energia proporzionale a quella del salto energetico tra lo stato fondamentale e quello eccitato.

Question 26

postulati dell’atomo di Bohr

Answer 26

1913

1. l’elettrone si muove attorno al nucleo seguendo orbite circolati per cui la forza di attrazione tra elettrone e nucleo è bilanciata dalla forza centrifuga
2. sono permesse orbite circolari con un momento angolare pari a multimi interi di una quantità h/2pi
3. l’energia di un elettrone è costante, e le orbite sono stati stazionari. il moto non è spiraliforme come indicato dalla fisica classisica
4. quando un elettrone passa da un’orbita all’altra si osserva l’emissione o l’assorbimento di quantità fisse di energia

ad ogni valore di raggio ed energia corrisponde un solo valore n, detto numero quantico principale

Question 27

previsioni quantitative del modello di Bohr

Answer 27

1. raggio degli stati stazionari,
   0,53 Armstrong * n^2
2. l’energia di ogni stato stazionario
   -2,178 * 10^-18 * 1/n^2

Question 28

quando n aumenta Bohr

Answer 28

1. aumenta il raggio orbitalico
2. aumenta l’energia associata agli elettroni, diminuisce in valore assoluto
3. la separazione energetica tra due stati adiacenti è più piccola

quindi:
1. lo stato ad energia minore è quello che corrisponde a n=1
2. al crescere di n, ci si allontana dal nucleo e le forze di attrazione tra elettrone e nucleo diminuiscono. ad una lunghezza infinita, l’energia è 0

Question 29

differenza di energia tra gli stati stazionari formula

Answer 29

-2,178 * 10^-18 * (1/nf^2 - 1/ni^2)

Question 30

il numero di stati stazionari è

Answer 30

limitato, dipende dal numero n, ed è per questo che si forma uno spettro a righe, solo determinati salti possono avvenire

Question 31

quali sono le serie sull’atomo di idrogeno e a che livello energetico arrivano

Answer 31

1. serie di Layman (1)
2. serie di Balmer (2)
3. serie di Paschen (3)
   4- Brackett (4)
4. serie di Pfund (5)

Question 32

atomi polielettronici Bohr

Answer 32

il modello di Bohr non è in grado di spiegare il comportamento degli orbitali polielettronici.
Sommerfield modifica il modello di Bohr. nel suo modello, gli elettroni ocupano orbite ellittiche la cui energia segue l’equazione di Bohr.
per ogni valore di n, varia il numero di orbite.
inserisce il numero quantico azimutale L, che indica la forma dell’orbita, 0 < l < n-1, e il numero quantico Ml, che indica l’orientazione nello spazio, -l < Ml < l

Question 33

il principio di indeterminazione di

Answer 33

Heisember, a soli 27 anni, pubblicò il suo principio di indeterminazione, secondo il quale
il prodotto degli errori associati al alla determinazione contemporanea di posione e quantità di moto di un corpo in movimento è superiore a h/4pi
non importante a livello macroscopico
ma a livello micro, non possiamo calcolare contemporaneamente posizione e quantità di moto (associata alla velocità e all’energia)
conoscendo l’energia degli elettroni, non possiamo conoscerne la posizione, ma solo calcolare la probabilità di trovare un elettrone in una zona dello spazio
ma approccio deterministico a approccio probabilistico.