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Modelli atomici

La teoria atomica ha subito una rivoluzione con il modello di Rutherford, che introduceva un nucleo centrale e elettroni in orbita. Niels Bohr, integrando la teoria quantistica, propose orbite stazionarie per gli elettroni, spiegando gli spettri atomici. Tuttavia, il principio di indeterminazione di Heisenberg e il modello quanto-meccanico di Schrödinger hanno superato le limitazioni di Bohr, introducendo il concetto di orbitali come regioni di probabilità.

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1

Modello atomico di Rutherford - Anno di formulazione

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Formulato nel 1911, rappresenta un avanzamento nella comprensione atomica.

2

Nucleo centrale positivo - Modello di Rutherford

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Introduce l'idea di un nucleo positivo con elettroni che orbitano a distanze grandi.

3

Spettri di emissione e assorbimento - Modello di Rutherford

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Il modello non spiega la natura discreta degli spettri caratteristici per ogni elemento.

4

Nel ______, ______ presentò un nuovo modello atomico che integrava la teoria quantistica per superare i limiti del modello di ______.

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1913 Niels Bohr Rutherford

5

Le orbite fisse nel modello di ______ corrispondevano a quantità precise di ______ angolare.

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Bohr momento

6

Gli elettroni possono cambiare orbita assorbendo o emettendo ______, con una frequenza legata alla differenza di energia tra i livelli.

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fotoni

7

Il modello atomico di ______ fornì una spiegazione per lo spettro dell'______ di idrogeno e introdusse la ______ dell'energia atomica.

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Bohr atomo quantizzazione

8

Orbite stazionarie secondo Bohr

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Gli elettroni si muovono in orbite fisse senza emettere radiazioni e senza perdere energia.

9

Salti quantici degli elettroni

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Gli elettroni passano da un'orbita all'altra assorbendo o emettendo energia pari alla differenza energetica tra le orbite.

10

Emissione/assorbimento radiazione

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I salti quantici causano l'emissione o l'assorbimento di radiazione elettromagnetica a frequenze specifiche, visibili come linee discrete negli spettri atomici.

11

Il ______ di ______ ha mostrato dei limiti quando applicato ad atomi più complessi dell'______.

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modello Bohr idrogeno

12

Nel 1927, il principio di ______ di ______ ha stabilito l'impossibilità di conoscere con precisione simultanea la ______ e la quantità di ______ di una particella.

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indeterminazione Heisenberg posizione moto

13

Orbitali atomici

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Regioni di probabilità dove è più probabile trovare un elettrone, non percorsi definiti.

14

Equazione d'onda di Schrödinger

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Rappresentazione matematica della probabilità di trovare un elettrone in una regione attorno al nucleo.

15

Principio di indeterminazione di Heisenberg

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Impossibilità di conoscere simultaneamente con precisione posizione e quantità di moto di un elettrone.

Q&A

Ecco un elenco delle domande più frequenti su questo argomento

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Il Modello Atomico di Rutherford e le Sue Limitazioni

Il modello atomico di Rutherford, formulato nel 1911, rappresentò un significativo progresso nella comprensione della struttura atomica, introducendo l'idea di un nucleo centrale positivo circondato da elettroni che orbitano a distanze relativamente grandi. Tuttavia, questo modello non era compatibile con le leggi dell'elettromagnetismo classico, che prevedevano che gli elettroni in movimento circolare avrebbero dovuto emettere energia elettromagnetica, spiraleggiando verso il nucleo e collassando su di esso in un tempo brevissimo. Questo avrebbe reso gli atomi instabili, contraddicendo la loro stabilità osservata. Inoltre, il modello non spiegava perché gli atomi emettessero e assorbissero energia a frequenze discrete, dando origine a spettri di emissione e assorbimento caratteristici per ogni elemento.
Sfere colorate sospese a varie altezze con fili trasparenti su sfondo neutro, alcune dorate al centro, riflettono la luce creando un effetto tridimensionale.

L'Introduzione della Teoria Quantistica da Parte di Niels Bohr

Niels Bohr, nel 1913, introdusse un modello atomico che incorporava i concetti della nascente teoria quantistica per risolvere le incongruenze del modello di Rutherford. Bohr postulò che gli elettroni potessero orbitare il nucleo solo in orbite specifiche, o livelli energetici, senza irradiare energia. Queste orbite stazionarie corrispondevano a quantità discrete di momento angolare. Gli elettroni potevano passare da un'orbita all'altra solo attraverso l'assorbimento o l'emissione di quanti di energia (fotoni), la cui frequenza era determinata dalla differenza di energia tra i livelli. Il modello di Bohr spiegava con successo lo spettro dell'atomo di idrogeno e introdusse il concetto di quantizzazione dell'energia negli atomi.

I Postulati di Bohr e la Quantizzazione dell'Energia

I postulati di Bohr stabiliscono che gli elettroni si muovono in orbite circolari quantizzate senza emettere radiazioni. Il primo postulato afferma che esistono orbite stazionarie dove gli elettroni possono orbitare senza perdere energia. Il secondo postulato descrive i salti quantici: un elettrone può passare da un'orbita a un'altra solo assorbendo o emettendo un quanto di energia corrispondente alla differenza di energia tra le due orbite. Questi salti quantici sono responsabili dell'emissione o assorbimento di radiazione elettromagnetica a frequenze specifiche, che si manifestano come linee discrete negli spettri atomici.

Limiti del Modello di Bohr e il Principio di Indeterminazione di Heisenberg

Il modello di Bohr, nonostante il suo successo iniziale, mostrò limitazioni nell'applicazione ad atomi più complessi dell'idrogeno. Il principio di indeterminazione di Heisenberg, formulato nel 1927, stabilisce che non è possibile conoscere contemporaneamente con precisione la posizione e la quantità di moto (o velocità) di una particella. Questo principio ha importanti implicazioni per la meccanica quantistica, suggerendo che la nozione di orbite precise per gli elettroni è inadeguata e che è più corretto parlare di probabilità di presenza degli elettroni in determinate regioni dello spazio.

Il Modello Quanto-Meccanico e il Concetto di Orbitale

Il modello quanto-meccanico, sviluppato da Erwin Schrödinger e altri fisici, supera le limitazioni del modello di Bohr introducendo il concetto di orbitali atomici. Gli orbitali non sono percorsi definiti, ma regioni di probabilità dove è più probabile trovare un elettrone. Questa descrizione si basa sull'equazione d'onda di Schrödinger, che fornisce una rappresentazione matematica della probabilità di trovare un elettrone in una data regione attorno al nucleo. Il modello quanto-meccanico spiega con maggiore precisione le proprietà degli atomi polielettronici e rispetta il principio di indeterminazione di Heisenberg.