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Luce ed elettroni
UNITÀ
C2
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do energie crescenti con le lettere K, L, M, N, O, P, Q
(
Figura 14
). In realtà, esistono infiniti livelli di energia,
ma dopo il settimo essi sono così ravvicinati da essere
difficilmente distinguibili. Si dice che per quei valori
di energia i livelli formano un
continuum
.
5. Un modello atomico
più complesso: Sommerfeld
Il modello atomico proposto da Bohr, che si basava sulla
rivoluzionaria idea che l’energia delle orbite elettroniche
fosse quantizzata, spiegava lo spettro dell’idrogeno. Le
frequenze delle righe ottenute sperimentalmente corri-
spondevano infatti a quelle calcolabili con la relazione
ricavata dal fisico danese. Inoltre, pur non riuscendo a
prevedere matematicamente le frequenze delle righe di atomi con più di un
elettrone, il suo modello consentiva di spiegare perché elementi diversi emet-
tevano radiazioni di differente frequenza. Le frequenze delle radiazioni emesse
o assorbite, infatti, dipendono dalle energie delle orbite interessate al salto elet-
tronico, il cui raggio varia da elemento a elemento a causa del diverso numero
di protoni ed elettroni dei loro atomi.
Figura 14
L’elettrone dell’atomo di Bohr
‘salta’ indietro, a volte con ‘fermate
intermedie’, fino all’orbita fondamentale
e ciò spiega le righe spettrali.
Serie di Pfund (infrarosso)
elettroni alla quinta orbita
elettroni alla quarta orbita
elettroni alla terza orbita
elettroni alla seconda orbita
elettroni alla prima orbita
n
=7
n
=6
n
=5
n
=4
n
=3
n
=2
n
=1
K
L
M
N
O
P
Q
Serie di Brakett (infrarosso)
Serie di Paschen (infrarosso)
Serie di Balmer (visibile)
Serie di Lyman (ultravioletti)
Continuum
n
= 1
n
= 2
n
= 3
=
n
3
n
= 1
+
n
= 2
n
= 3
1
2
sequenza operativa
foto
Bagnando con acido cloridrico i composti di alcuni metalli essi volatilizzano se posti su una fiamma. Il calore
eccita allora gli elettroni che, tornando nella loro orbita fondamentale (a volte con ‘fermate intermedie’),
conferiscono alla fiamma colorazioni caratteristiche, dovute alle diverse frequenze dei fotoni rilasciati.
Utilizzando strumenti più perfezionati, si scoprì che le
righe degli spettri sono in realtà costituite da gruppi di
righe più sottili. Per spiegarlo, il fisico tedesco
Arnold
Sommerfeld
(1868-1951) estese il primo postulato di
Bohr con una nuova condizione:
l’elettrone può percorrere, senza perdere energia, anche or-
bite ellittiche con differenti orientazioni.
In sostanza (
Figura 15
), agli elettroni sono permesse
orbite non solo circolari, ma anche ellittiche
1
, per
le quali sono consentite ben definite orientazioni spa-
ziali
2
. Ogni orbita ha un valore di energia suo pro-
prio, che può essere rappresentato con l’introduzione
di due nuovi numeri quantici: uno collegato alla for-
ma dell’orbita e uno alla sua orientazione spaziale.
Figura 15
Secondo Sommerfeld, agli
elettroni sono permesse
anche orbite ellittiche,
ciascuna delle quali con
differenti orientazioni.
rame
potassio
litio
sodio
stronzio
bario
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