Transizioni elettroniche
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Il modello atomico di Bohr introdusse la prima descrizione esaustiva della struttura di un atomo superando le difficoltà della teoria elettromagnetica sulla quale si basavano i precedenti modelli teorici, compreso quello di Rutherford.
Concetti di base della teoria di Bohr:
- poiché esistono atomi stabili, devono esistere almeno alcune orbite sulle quali gli elettroni possono ruotare senza perdere energia per irraggiamento. Ognuna di queste orbite, dette "quantiche", corrisponde ad un ben definito stato energetico E. Le orbite con il raggio più piccolo possibile appartengono all'atomo in condizioni normali.
- Per portare un elettrone su un'orbita più esterna (eccitazione dell'atomo), si deve spendere una certa quantità di energia, "energia di eccitazione". Dopo un tempo medio dell'ordine di 10-8 secondi l'elettrone eccitato, "salta" spontaneamente su di un'orbita di energia inferiore, ed eventualmente sull'orbita fondamentale, la più interna.
La differenza di energia tra i due livelli orbitali può essere emessa sotto forma di radiazione elettromagnetica e misurabile attraverso l'analisi dei cosiddetti spettri atomici. Questa radiazione ha una frequenza data da:
Ei − Ef = hν (Ei > Ef)
dove h è la costante di Planck
In modo semplificato e basato su una rappresentazione classica, un atomo può essere descritto come composto di un nucleo carico positivamente (con carica diversa per ogni atomo) circondato da strati di elettroni carichi negativamente che orbitano attorno al nucleo. Gli strati sono indicati con le lettere K, L, M, N (partendo dal più interno, il più fortemente legato). Ogni elettrone è caratterizzato da diversi numeri quantici che lo distinguono in modo univoco e ne specificano lo strato di appartenenza. Il principio di esclusione di Pauli stabilisce quanti elettroni possono stare in uno strato in quanto afferma che due elettroni non possono avere tutti i numeri quantici uguali, ma devono differenziarsi per almeno uno di essi.
Alla luce di tale modello, si può prevedere che le transizioni elettroniche ai livelli atomici più bassi negli atomi pesanti eccitati, hanno energie quantiche che le pongono nella regione dei raggi X dello spettro elettromagnetico. Le emissioni X associate a queste transizioni sono dette raggi X caratteristici.
