| L’ATOMO DI BOHR (cenni di Fisica quantistica)
Il modello atomico di Bohr (1913) permise di spiegare il comportamento delle particelle che non riusciva a spiegare la fisica classica. Secondo le leggi della fisica classica l’atomo ipotizzato da Rutherford non sarebbe potuto esistere.
Il modello atomico proposto da Bohr è valido per l’atomo di idrogeno, ma può comunque essere esteso anche agli altri atomi. Bohr era un fisico (Nobel per la Fisica, 1922) e con lui, insieme a Max Planck (Premio Nobel per la Fisica, 1918) ebbe inizio la fisica quantistica. Il nome stesso richiama il concetto di quantizzazione:
momento angolare (mvr) dell’elettrone quantizzato
mvr = n h / 2 π
(mvr, il momento angolare è il prodotto della quantità di moto mv per il raggio,
m è la massa dell’elettrone e-
h è la costante di Planck
π pi greco)
raggio delle orbite quantizzato secondo la relazione
r = n²/Z a0
n exp 2 (elevato alla seconda) (n è il numero quantico principale: 1, 2, 3…
Z è il numero atomico
a0 è una costante chiamata raggio di Bohr. Per l’atomo di idrogeno, n = 1 r = a0)
energia dell’elettrone anche’essa quantizzata (la relazione non è stata scritta per semplificare).
L’energia totale degli elettroni, infatti, è la somma di energia cinetica (1/2 m v 2 poiché sono in moto), energia elettrostatica tra elettrone e nucleo, ed energia di repulsione elettrostatica tra più elettroni: è quantizzata poiché può assumere solo determinati valori, chiamati livelli energetici. Questi dipendono da n che è il numero quantico principale (numero naturale 1, 2, 3….).
Il modello di Bohr riusciva a spiegare perché dalle evidenze sperimentali (di laboratorio) gli spettri degli atomi erano discreti (uno spettro di emissione discreto, a differenza di uno continuo -quello della luce bianca- è costituito da righe separate).
Fino a quando l’elettrone si trova nella stessa orbita, la sua energia rimane uguale (non cambia). Se viene fornita dall’esterno energia all’elettrone (pari alla differenza di energia tra le due orbite), questo passa ad un livello energetico superiore (tra quelli permessi) e riemette quell’energia sotto forma radiazione elettromagnetica.
L’energia della radiazione elettromagnetica è pari a quanto espresso dall’equazione di Planck:
h ν = E2 – E1
ν è la frequenza (si misura in Hertz, 1 Hertz è uguale a 1 s-¹ 1 secondo exp -1, cioè 1/secondo) (la frequenza di un’onda corrisponde al numero dei picchi in un secondo).
Le righe degli spettri di emissione corrispondono a un valore specifico di energia, cioè alla differenza di energia tra le due orbite.
Come la luce, l’elettrone ha una duplice natura di onda e di particella (energia) (ciò è dimostrato dalle similitudini tra le figure di diffrazione dei raggi X e degli elettroni). In quanto onda, non si può parlare né di posizione né di traiettoria (orbita), bensì di orbitale (densità di probabilità di trovare l’elettrone in un certo volume di spazio).
Quindi, si utilizza la fisica quantistica come introduzione allo studio degli orbitali.
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hoc unum scio 
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