La materia e definita come tutto cio che possiede massa e occupa uno spazio, manifestandosi in stati solido, liquido o gassoso. Essa e costituita da atomi identificati dal numero atomico Z, corrispondente ai protoni nucleari. La comprensione della struttura atomica moderna si fonda sulla meccanica quantistica, che introduce il concetto di orbitale inteso come funzione d onda degli elettroni. Questo modello permette di considerare la duplice natura, ondulatoria e corpuscolare, della materia. Le espressioni matematiche di tali funzioni si ottengono risolvendo l equazione di Schrodinger, il cui quadrato definisce la densita di probabilita di rinvenire l elettrone in una specifica regione spaziale.
Ogni orbitale e descritto da tre numeri quantici: n, che determina dimensione ed energia; l, relativo alla geometria; e ml, associato all orientamento spaziale. Tale architettura e organizzata in shell e subshell che ospitano un numero massimo di due elettroni per orbitale. In questo ambito, l energia dei sistemi non e continua ma quantizzata, ovvero suddivisa in livelli discreti. Mentre per i moti macroscopici tale distinzione e trascurabile, essa risulta fondamentale per descrivere i sistemi microscopici.
Le transizioni tra questi livelli comportano l assorbimento o l emissione di energia sotto forma di radiazione elettromagnetica. Si distinguono diverse tipologie di energia: traslazionale, rotazionale, vibrazionale ed elettronica, ciascuna caratterizzata da specifici intervalli di frequenza che spaziano dalle microonde all infrarosso, fino all ultravioletto visibile. Infine, per analizzare la distribuzione delle molecole tra i vari stati energetici in funzione della temperatura, si impiega la distribuzione di Boltzmann, che correla la popolazione dei livelli al valore della costante di Boltzmann e alla temperatura termodinamica.
Questo è solo un breve riassunto di ogni argomento, definizione e dimostrazione presente nel file sottostante. Tutti gli argomenti trattati sono appunti delle lezioni di Chimica – fisica II (A.A. 2023/2024). Per la stesura di questi appunti è stato utilizzato anche il libro “Chimica fisica di G. K. Vemulapalli”, “Chimica Fisica un approccio molecolare di D. McQuarrie e J. D. Simon” e “Chimica fisica P. Atkins”.
