Spettri Atomici

Definizione

Gli spettri atomici rappresentano la "firma" unica di un elemento chimico, prodotta dalle transizioni elettroniche tra diversi livelli energetici di un atomo. Questi spettri possono essere suddivisi in:

Interpretazione quantistica

L'interpretazione degli spettri atomici è legata alla quantizzazione dell'energia. Secondo il modello atomico di Bohr, le energie degli elettroni negli atomi sono discrete. Quando un elettrone cambia livello energetico, assorbe o emette un fotone con energia pari alla differenza tra i due livelli:

\[ \Delta E = h \nu \]
Dove:

Spettri dell'idrogeno

Lo spettro dell'atomo di idrogeno è uno dei casi più studiati. Le righe spettrali dell'idrogeno sono descritte dalla formula di Rydberg:

\[ \frac{1}{\lambda} = R \left( \frac{1}{n_1^2} - \frac{1}{n_2^2} \right) \]
Dove:
  • \( R \): Costante di Rydberg (\(1.097 \times 10^7 \, \text{m}^{-1}\))
  • \( n_1 \): Numero quantico del livello inferiore
  • \( n_2 \): Numero quantico del livello superiore (\( n_2 > n_1 \))

Serie spettrali

Le righe spettrali dell'idrogeno sono raggruppate in serie:

  • Serie di Lyman: Transizioni verso il livello fondamentale (\( n_1 = 1 \)). Spettro nell'ultravioletto.
  • Serie di Balmer: Transizioni verso il secondo livello (\( n_1 = 2 \)). Spettro nel visibile.
  • Serie di Paschen: Transizioni verso il terzo livello (\( n_1 = 3 \)). Spettro nell'infrarosso.
    • seguono: Brackett N (\( n_1 = 4 \)), Pfund O (\( n_1 = 5 \)) poi Humphreys P (\(n_1 = 6\))nell'infrarosso.

Spettri di altri elementi

Per elementi più complessi, le interazioni tra elettroni e spin producono una maggiore complessità nelle righe spettrali, inclusa la struttura fine e la struttura iperfine. Questi effetti richiedono modelli avanzati, come la meccanica quantistica relativistica.

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