Evoluzione dei Modelli Atomici: Da Thompson a Bohr

Modello Atomico di Thompson

Thompson propose un semplice modello atomico basato principalmente sulla scoperta dell'elettrone, avvenuta tramite una serie di esperimenti in tubi contenenti gas a bassa pressione. Osservò l'emissione di particelle con carica elettrica negativa, che chiamò elettroni. Thompson propose un modello atomico che considera l'atomo come una sfera omogenea di carica positiva, in cui gli elettroni sono immersi, neutralizzando la carica positiva.

Modello Atomico di Rutherford

Rutherford realizzò esperimenti bombardando una sottile lamina d'oro con particelle alfa. Osservando che quasi tutte le particelle attraversavano la lamina senza subire deviazioni significative, mentre solo alcune subivano piccole deviazioni e un numero molto piccolo veniva riflesso indietro, concluse che la maggior parte del volume dell'atomo è vuoto. Indicò l'esistenza di una piccola regione centrale densa e carica positivamente, responsabile delle deviazioni, che chiamò nucleo.

Questo portò Rutherford a proporre un modello atomico planetario con aree distinte:

• Un nucleo centrale con carica positiva, in cui è concentrato quasi il 99,9% della massa dell'atomo.
• Una regione esterna al nucleo, chiamata corteccia elettronica, dove gli elettroni (carichi negativamente) orbitano attorno al nucleo.
• Il numero di cariche positive nel nucleo è uguale al numero di elettroni nella corteccia, rendendo l'atomo elettricamente neutro.

Ipotesi di Planck e la Quantizzazione dell'Energia

Ipotesi di Planck: L'energia assorbita o emessa da un corpo sotto forma di radiazione elettromagnetica è sempre un multiplo intero di una quantità fondamentale hν, dove h è la costante di Planck e ν è la frequenza della radiazione.

L'energia della radiazione elettromagnetica non è continua, ma è composta da pacchetti discreti chiamati quanti (o fotoni). Il quanto è la quantità minima di energia che una radiazione di una data frequenza può trasportare. Planck affermò che l'energia è quantizzata.

Modello Atomico di Bohr

Partendo dal modello di Rutherford e applicando l'ipotesi di Planck, Niels Bohr propose il suo modello atomico, in grado di spiegare lo spettro dell'atomo di idrogeno. Il modello si basa su tre postulati:

Primo Postulato

L'atomo possiede un nucleo centrale dove si concentra la carica positiva e quasi tutta la massa. L'elettrone descrive orbite circolari stazionarie attorno al nucleo. La forza centrifuga dovuta alla rotazione dell'elettrone è bilanciata dalla forza di attrazione elettrostatica tra l'elettrone (negativo) e il nucleo (positivo).

Secondo Postulato

L'elettrone non può orbitare attorno al nucleo in un'orbita qualsiasi, ma solo in quelle orbite permesse per le quali il momento angolare è quantizzato (è un multiplo intero di h/2π).

Terzo Postulato

Un elettrone che si muove in un'orbita permessa (stato stazionario) non irradia energia. L'emissione o l'assorbimento di energia avviene solo quando un elettrone salta da un'orbita permessa a un'altra. L'energia del fotone emesso o assorbito corrisponde alla differenza di energia tra le due orbite, secondo l'equazione di Planck (ΔE = hν).