Il modello atomico di Dalton afferma che gli atomi sono indivisibili e identici all’interno di uno stesso elemento. Gli atomi di elementi diversi hanno dimensioni, pesi e caratteristiche diverse. Inoltre, gli atomi possono unirsi per formare sostanze nuove.

Il fisico Thomson identificò gli elettroni nel 1897, rivoluzionando la teoria atomica di Dalton. Introdusse il concetto di particelle subatomiche e ipotizzò che gli elettroni fossero distribuiti all’interno di una sfera carica positivamente, neutralizzando la carica complessiva.

Il modello di Thomson rappresentò un importante passo avanti, ma non convinceva del tutto: se c’erano delle particelle subatomiche negative dovevano esserci anche delle subparticelle positive.

Gli studi di Rutherford sull’atomo si concentravano sulle radiazioni α. Bombardò una sottilissima lamina d’oro con un fascio di radiazioni α e osservò che la maggior parte delle particelle α passava attraverso la lamina, mentre un piccolo numero veniva deviato e un numero ancora più piccolo veniva riflesso. Questo suggeriva che gli atomi contenevano principalmente spazi vuoti, con nuclei molto densi al loro interno.

Rutherford immaginò che l’atomo fosse come un piccolo sistema solare, un atomo planetario con un nucleo come sole ed elettroni come pianeti, dove ogni elettrone si muoveva lungo una precisa orbita.

• Ma De Broglie avanzò l’ipotesi che se l’elettrone si muoveva lungo una precisa orbita si poteva calcolare sia la velocità che lo spazio percorso.

Il concetto di elettrone come onda elettromagnetica fu accettato, ma la sua localizzazione divenne impossibile a causa del Principio di Indeterminazione di Heisenberg. Quest’ultimo affermava l’impossibilità pratica di conoscere le caratteristiche del movimento dell’elettrone.

Gli contemporanei di Albert Einstein, inclusi i fisici impegnati nel tempo, erano in disaccordo con la teoria di Rutherford, sostenendo che gli elettroni perdono energia mentre orbitano e che la struttura atomica non è planetaria. Tuttavia, Niels Bohr, utilizzando l’analisi spettrale, propose una diversa struttura atomica che contraddiceva quella di Rutherford. Esaminando le linee spettrali della luce solare e dell’idrogeno, Bohr osservò la dispersione della luce bianca attraverso un prisma e le caratteristiche linee spettrali dell’idrogeno quando veniva riscaldato.

Bohr abbracciò l’ipotesi di Rutherford secondo cui l’atomo era composto da un nucleo (contenente nucleoni) e da elettroni che occupavano livelli di energia. Questi furono successivamente chiamati orbite, ma a causa della natura onda-particella dell’elettrone e del suo movimento indeterminabile attorno al nucleo, è più appropriato parlare del concetto di possibilità, cioè dell’orbitale.

Secondo Bohr, i livelli energetici degli elettroni sono quantizzati, il che significa che ogni livello ha una quantità specifica di energia. Ad esempio, l’energia associata a n=1 è maggiore di quella associata a n=2. Man mano che ci si allontana dal nucleo, l’energia diminuisce. Questa quantità di energia è chiamata “quanto” ed è l’energia necessaria per far passare un elettrone da un livello energetico all’altro. Se si desidera far passare un elettrone da n=3 a n=1, è necessario rimuovere energia.

Bohr calcolò anche il raggio dell’orbità: r=53n(al quadrato) pm

Erwin Schrodinger Fisico austriaco famoso per i suoi contributi alla meccanica quantistica. Propose il modello quantistico negli anni ’20. La meccanica quantistica fornisce una comprensione completa del comportamento degli elettroni.

Il modello di Schrödinger spiega con successo il comportamento degli atomi multielettronici. Propone un modello ondulatorio per descrivere il comportamento degli elettroni nell’atomo di idrogeno. Le onde si dividono in stazionarie secondo le proprietà dello spazio e del tempo, o solo dello spazio. Descrive il comportamento degli elettroni attorno al nucleo come quello di un’onda stazionaria, proponendo un’equazione d’onda per rappresentare tale comportamento. Questa onda può essere immaginata come ottenuta da una corda chiusa su se stessa.

La meccanica quantistica è il fondamento della moderna teoria
atomica