Concetti Fondamentali di Chimica Fisica: Proprietà Atomiche, Spettri e Onde

Proprietà Atomiche e Periodicità

Raggio Atomico

Il raggio atomico è la metà della distanza tra i nuclei di due atomi identici legati insieme.

Energia di Ionizzazione

L'energia di ionizzazione è l'energia minima necessaria per rimuovere un elettrone dal livello più esterno di un atomo neutro di un elemento, allo stato gassoso e nel suo stato elettronico fondamentale, trasformandolo in uno ione monopositivo, anch'esso allo stato gassoso e nel suo stato elettronico fondamentale. L'energia di ionizzazione aumenta verso l'alto e verso destra nella tavola periodica.

Affinità Elettronica

L'affinità elettronica è l'energia scambiata nel processo in cui un atomo neutro, allo stato gassoso e nel suo stato elettronico fondamentale, acquisisce un elettrone e diventa uno ione mononegativo, anch'esso allo stato gassoso e nel suo stato elettronico fondamentale. L'affinità elettronica aumenta verso l'alto e verso destra nella tavola periodica (con alcune eccezioni).

Elettronegatività

L'elettronegatività è definita come la tendenza relativa di un atomo ad attrarre elettroni da altri atomi con cui è legato. L'elettronegatività aumenta verso l'alto e verso destra nella tavola periodica.

Variazione del Raggio Atomico in un Gruppo

In un gruppo, con l'aumentare del numero atomico, il raggio atomico aumenta. Questo perché, scendendo lungo un gruppo, aumenta il numero di livelli elettronici occupati, mentre la carica nucleare efficace sull'elettrone più esterno rimane pressoché la stessa. Di conseguenza, il raggio atomico aumenta.

Cationi

I cationi sono più piccoli degli atomi neutri da cui derivano. La perdita di elettroni comporta una minore repulsione interelettronica e una maggiore carica nucleare efficace sugli elettroni rimanenti. Di conseguenza, il raggio del catione è minore rispetto all'atomo neutro corrispondente, poiché gli elettroni più esterni sono soggetti a una maggiore attrazione nucleare.

Anioni

Gli anioni sono più grandi degli atomi neutri da cui derivano. L'acquisizione di elettroni aumenta la repulsione interelettronica e diminuisce la carica nucleare efficace sugli elettroni più esterni. Di conseguenza, il raggio dell'anione è maggiore rispetto all'atomo neutro corrispondente.

Spettroscopia e Teoria Quantistica

Spettro Elettromagnetico

Lo spettro elettromagnetico è l'insieme di tutte le onde elettromagnetiche disposte in ordine di frequenza (o lunghezza d'onda).

Spettro Atomico di Emissione

Lo spettro atomico di emissione è la radiazione emessa da un elemento allo stato gassoso quando gli viene fornita energia sufficiente. Lo spettro della luce solare è continuo, cioè contiene radiazioni a tutte le frequenze. Per contro, gli spettri di emissione degli elementi sono discontinui (o a righe). Ad esempio, gli elementi in forma gassosa emettono solo a determinate frequenze.

Un elemento chimico dà sempre lo stesso spettro, e non ci sono due elementi con lo stesso spettro di emissione. Possiamo quindi dire che lo spettro di emissione è l'impronta digitale di un elemento.

Spettro dell'Idrogeno

Lo spettro dell'idrogeno è lo spettro più semplice di tutti ed è composto da diverse serie di bande, che appaiono nelle regioni ultravioletta, visibile e infrarossa.

Teoria Quantistica di Planck

Secondo la teoria quantistica di Planck, i corpi emettono o assorbono l'energia in pacchetti discreti, chiamati quanti di energia.

Onde e Meccanica Ondulatoria

Moto Ondoso

Il moto ondoso è una forma di trasporto dell'energia senza trasferimento netto di materia, attraverso la propagazione di una qualsiasi forma di disturbo. Questo disturbo è chiamato onda.

Onda Meccanica

L'onda meccanica è la propagazione di una perturbazione meccanica attraverso un mezzo materiale, che permette la trasmissione dell'energia dell'onda. Il mezzo di supporto può essere aria, acqua, una corda, ecc. L'esistenza di un mezzo è indispensabile per la propagazione delle onde meccaniche.

Onde Elettromagnetiche

Le onde elettromagnetiche sono la trasmissione di energia attraverso la propagazione di due campi oscillanti, quello elettrico e quello magnetico, che sono perpendicolari tra loro e alla direzione di propagazione. Non richiedono alcun mezzo fisico per la loro propagazione, poiché sono variazioni periodiche dello stato elettrico e magnetico dello spazio, e possono quindi diffondersi anche nel vuoto. Un'onda elettromagnetica è caratterizzata da:

• Ampiezza: spostamento massimo di un punto dall'equilibrio.
• Lunghezza d'onda: distanza tra due punti consecutivi in fase.
• Frequenza: numero di oscillazioni per unità di tempo.
• Periodo: tempo necessario per compiere un'oscillazione completa.
• Velocità: con cui si propaga l'onda.