_martina.mazzotta
di _martina.mazzotta
(0 punti)
5' di lettura
Il modello atomico successivo a quello di Rutherford è il modello proposto da Bohr il quale, basandosi sul modello di Rutherford stesso e sulla teoria quantistica di Max Planck, ipotizza l'esistenza di orbite stazionarie nelle quali gli elettroni si muovono senza emettere energia.

Vediamo, in breve, quali sono le basi su cui Bohr costruisce il proprio modello atomico.

SPETTRI CONTINUI E A RIGHE

In quel periodo molti fisici stavano studiando i due diversi tipi di spettri, quelli continui e quelli a righe.

Un fascioè di luce emesso da una sorgente luminosa, se attraversa un prisma trasparente, viene scomposto nelle radiazioni che lo costituiscono che sono deviate con un angolo che dipende dalla loro frequenza.

Ad esempio, la luce bianca è policromatica, ossia costituita da radiazioni a diversa frequenza che formano uno spettro continuo.

Anche gli elementi in fase gassosa, se eccitati o riscaldati, emettono luce. In questi casi, scomponendo la luce emessa con un prisma si osserva un numero ridotto di frequenze che sono caratteristiche dell'elemento considerato (spettro discontinuo).

MAX PLANCK E I QUANTI

La teoria quantistica di Planck si fonda sullo studio dello spettro dei corpi neri. Se noi consideriamo un corpo, che sia un solido o un gas compresso, e lo riscaldiamo, osserviamo un cambiamento di colore del corpo in esame che dipende dalla temperatura. Si definisce corpo nero un corpo che assorbe tutta la radiazione incidente senza rifletterla. Questo significa che tutta la radiazione che viene emessa da un corpo nero è dovuta alla sua temperatura.

Lo spettro di un corpo nero ha una forma a campana e dipende esclusivamente dalla sua temperatura; all'aumentare della temperatura avrò una emissione di radiazioni ad energia maggiore. Tuttavia, secondo la teoria classica dell'epoca, un corpo nero sufficientemente caldo dovrebbe emettere radiazioni elettromagnetiche a intensità infinita. Questo paradosso fu definito 'catastrofe ultravioletta'.

La spiegazione arrivò da Planck il quale afferma che l'energia che viene emessa dai corpi è discreta, viene emessa sotto forma di quantità di pacchetti chiamati quanti, e assume valori legati alla frequenza della radiazione secondo la seguente equazione:

E = hv

dove h = 6,626 x 10-34 J x s è la costante di Planck

MODELLO DI BOHR

Bohr, partendo dallo studio degli spettri, basandosi sul modello di Rutherford e sulle scoperte di Planck, propone il proprio modello secondo cui:

  • gli elettroni si muovono intorno al nucleo su orbite fisse e quantizzate (ossia dotate di energia predefinita);
  • gli elettroni non emettono né assorbono energia;
  • l'atomo può scambiare energia con l'esterno solo se un suo elettrone passa da un'orbita stazionaria ad un'altra. L'elettrone che acquisisce energia salta su un'orbita a maggiore energia. Questo elettrone però è instabile e quindi deve tornare nell'orbita dove si trovava prima, a più bassa energia e quindi salta ad un livello energetico inferiore. Questo salto prevede l'emissione di un fotone di energia pari alla differenza di energia tra le due orbite.
Modello di Bohr. Salto d'orbita di un elettrone

Dunque, gli scambi di energia tra un atomo e l'ambiente che lo circonda avvengono per assorbimento o emissione di un fotone con energia pari a hv . Il modello di Bohr è esemplificato nella seguente immagine:

Modello atomico di Bohr. Emissione o assorbimento di un fotone.

Questo modello verrà successivamente messo in discussione dall'avvento di due importanti scoperte:

  • gli elettroni, come la luce, hanno una natura ondulatoria-particellare. Quindi era possibile associare alla massa dell'elettrone una lunghezza d'onda (De Broglie);
  • è impossibile conoscere simultaneamente la posizione e la velocità dell'elettrone (principio di indeterminazione di Heisenberg) poiché se io volessi individuare la posizione di un elettrone dovrei illuminarlo con un fotone, che rappresenta energia. Questo fotone verrebbe acquisito come uno stimolo eccitatorio che farebbe deviare l'elettrone dalla traiettoria in cui si trova.

Pertanto si arriva a comprendere che non è possibile rappresentare un elettrone come una palla che ruota lungo un'orbita.

(Le immagini sono tratte da Wikipedia)

Potrebbero interessarti

Vuoi approfondire Inorganica con un insegnante esperto?
Trovalo su Ripetizioni.it