Volume 1

n=6 Q P n=5 O n=4 N n=3 M n=2 L n=1 K Energia crescente n=7 Bohr ipotizzò che l energia totale (energia cinetica + energia potenziale) degli elettroni negli atomi sia quantizzata, cioè gli elettroni possono avere solo determinati valori di energia ben definiti e possedere solo determinati livelli di energia (Fig. 3.11) e che per variarla, devono passare da un dato livello energetico ad un altro; pertanto il passaggio non può avvenire gradualmente, ma si ha un vero e proprio salto energetico. Per chiarire questo concetto osserviamo con attenzione la Figura 3.11; ammettiamo che un elettrone si trovi al secondo livello di energia e che venga eccitato, cioè fornito di energia; se assorbe la differenza energetica che esiste tra il secondo e il terzo livello esso passerà a quello superiore, cioè al terzo; quando l eccitazione sarà cessata l elettrone emetterà la stessa quantità di energia che ha acquistato e tornerà al livello di partenza. Se dal secondo livello l elettrone passasse al primo livello, esso dovrebbe cedere la differenza di energia che c è tra i due livelli. Se quindi un elettrone non ha un livello energetico inferiore a disposizione, esso non può emettere energia, quindi un elettrone che si trova al primo livello di energia non può cadere sul nucleo perché non ha più un livello energetico inferiore a disposizione, perciò non può emettere energia. Questa è la ragione per cui l atomo non si annichila. Figura 3.11. Livelli energetici. Problem solving n=3 Perché un elettrone non può possedere energia intermedia tra due livelli? Erwin Schrodinger Vienna 1887 - 1961 Fisico austriaco Energia Uno dei fondatori della meccanica ondulatoria e quantistica. Formulò (1926) l equazione sulla propagazione delle onde materiali (equazione di Schrodinger) e approfondì il parallelismo tra l aspetto ondulatorio e quello corpuscolare dei fenomeni fisici. Premio Nobel nel 1933 per la fisica. Q n=2 L Energia crescente Livello M n=7 Nella produzione di spettri a righe, presumibilmente, gli elettroni passano a n = 6 alti P assorbendo l energia calorifica della fiamma; livelli energetici più ritornando poi a livelli energetici più bassi, emettono luce di frequenze n=5 O Sottolivello 3 d caratteristiche. Il postulato di Bohr costituì il fondamento per lo sviluppo della meccanica Sottolivello 3p n=4 N Sottolivello 3 s quantistica. Gli elettroni, sono piccole particelle e, come tutte le piccole particelle, non seguono la meccanica newtoniana. necessario quindi introdurre nuovi concetti. Il concetto fondamentale, n = 3 M come abbiamo visto, è che gli elettroni nell atomo possono occupare solo particolari livelli di energia e i livelli sono numerati a partire dal numero 1 al 7 (Fig. 3.11). Il numero del livello di energia viene definito numero quantico principale e si indica con la lettera n. Un altro principio della meccanica quantistica è quello secondo il quale il numero di elettroni che possono occupare lo stesso livello è al massimo 2 n2; pertanto si avrà: per n = 1 gli elettroni possono essere al massimo 2; per n = 2 ............................................................ 8; per n = 3 ............................................................ 18; per n = 4 ............................................................ 32; per n = 5 ............................................................ 50, ecc. Ora, possiamo enunciare i due principi della meccanica quantistica fin qui trattati: n=1 K Primo principio: non possono esistere elettroni aventi energia intermedia tra due livelli. Secondo principio: il numero di elettroni che possono al massimo occupare lo stesso livello è dato dalla formula 2 n2. Livello M Sottolivello 3 d n=3 Sottolivello 3 p Sottolivello 3 s Figura 3.12. Sottolivelli energetici. 60 I livelli di energia si possono indicare anche con le lettere: K, L, M, N, O, P, Q, dove il livello n = 1 corrisponde al livello K, mentre il livello n = 2 corrisponde al livello L, ecc. I livelli superiori vengono definiti livelli esterni .

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CORSO DI CHIMICA MODULARE