Appunti VERIFICATO
Chimica-1
Università degli studi di Firenze ingegneria elettronica e delle telecomunicazioni curriculum elettronica 2020
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Di cosa parla
- Modello Atomico della Materia: La materia si presenta in stati solido, liquido, gassoso, e può essere miscela (omogenea o eterogenea) o sostanza pura (elementi o composti). Gli atomi sono composti da protoni (+1.6022e-19 C, ~1.672e-27 kg), neutroni (0 C, ~1.674e-27 kg) ed elettroni (-1.6022e-19 C, ~9.109e-31 kg). Il nucleo contiene la massa dell'atomo, mentre gli elettroni ne definiscono il volume.
- Numero Atomico e Massa: Il numero atomico (Z) è il numero di protoni. Il numero di massa (A) è la somma di protoni e neutroni. Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento (stesso Z) con diverso numero di massa (diverso numero di neutroni), e la loro abbondanza varia in natura.
- Sistema Internazionale (SI) e Massa Atomica: Le unità fondamentali includono metro, chilogrammo, secondo, ampere, Kelvin, mole e candela. La massa atomica è molto piccola, perciò si usa una massa relativa, basata su 1/12 della massa del carbonio-12. Lo spettrometro di massa misura la massa degli elementi tramite la deflessione di ioni in campi elettrici e magnetici.
- Peso Atomico, Mole e Difetto di Massa: Il peso atomico è la media ponderata delle masse atomiche relative degli isotopi. Il difetto di massa è l'energia (E=mc²) rilasciata quando i nucleoni si uniscono nel nucleo. Una mole contiene 6.022e23 particelle (numero di Avogadro), la quantità presente in 12g di C-12. Un'unità di massa atomica (uma) equivale a 1.66e-27 kg. La massa molare (g/mol) è numericamente uguale al peso atomico/molecolare.
- Modello Elettronico dell'Atomo e Meccanica Quantistica: Contrariamente al sistema solare (meccanica classica), l'atomo segue la meccanica quantistica (probabilistica). Il Principio di Indeterminazione di Heisenberg afferma che è impossibile conoscere simultaneamente con precisione la posizione e la quantità di moto di un oggetto (Δx * Δmv ≥ h/4π).
- Radiazione Elettromagnetica (EM): Descritta da due modelli. Il Modello Ondulatorio la vede come un'onda con campi elettrici e magnetici oscillanti (lunghezza d'onda λ, frequenza ν, velocità c = λν). Il Modello Corpuscolare la vede come pacchetti di energia (fotoni), con E = hν (Legge di Planck). Questo modello spiega la radiazione di corpo nero e l'effetto fotoelettrico (emissione di elettroni da un metallo sopra una frequenza soglia).
- Relazione di De Broglie: Estende la dualità onda-particella alla materia, associando un'onda di lunghezza λ = h/mv a una particella con massa. La natura ondulatoria è più evidente per masse minori.
- Spettri Atomici e Livelli Energetici: Gli atomi emettono/assorbono luce a specifiche lunghezze d'onda, formando spettri a righe unici per ogni elemento. Questo è dovuto a livelli energetici discreti: gli elettroni saltano a livelli superiori assorbendo energia e scendono emettendo fotoni con energia pari alla differenza tra i livelli.
- Equazione d'Onda di Schrödinger e Numeri Quantici: L'equazione di Schrödinger (HΨ = EΨ) descrive il comportamento degli elettroni, e le sue soluzioni (funzioni d'onda Ψ) definiscono gli orbitali atomici, dipendenti da:
- Numero Quantico Principale (n): Definisce il livello energetico (1, 2, 3...).
- Numero Quantico Azimutale (l): Definisce la forma dell'orbitale (0 a n-1; 0=s, 1=p, 2=d, 3=f).
- Numero Quantico Magnetico (m_l): Definisce l'orientazione dell'orbitale nello spazio (da -l a +l).