Evoluzione del modello atomico - Quiz

Informazioni sul questionario

Argomenti del test

Onde elastiche (meccaniche o materiali) e onde elettromagnetiche - Fronti d'onda e raggi - Onde periodiche e parametri d’onda: lunghezza, altezza, ampiezza, frequenza, periodo e velocità di propagazione - Calcoli con i parametri delle onde elettromagnetiche - Spettro elettromagnetico - Duplice natura ondulatoria e corpuscolare della luce - Principio di sovrapposizione, diffrazione della luce, interferenza e frange d'interferenza: interferenza positiva (costruttiva) e negativa (distruttiva), concordanza e discordanza di fase - Misura della lunghezza d’onda della luce mediante l’interferenza attraverso due fenditure - Riflessione e rifrazione: angolo d’incidenza, angolo di riflessione, angolo di rifrazione e angolo limite (o angolo critico) - Indice di rifrazione - Leggi di Snell-Descartes: relazione tra velocità, angolo d’incidenza e angolo di rifrazione - Natura corpuscolare della luce: F. Lenard e l'effetto fotoelettrico - Einstein e la quantizzazione della luce.

La critica al modello di Rutherford - Assorbimento ed emissione di radiazioni elettromagnetiche da parte della materia - Lo spettroscopio e la composizione di un fascio di radiazioni: spettri continui (a bande) e spettri a righe, di assorbimento e di emissione - Spettro di emissione a righe dell'idrogeno: serie di Balmer, di Lyman e di Paschen - Formula di Rydberg - M. Planck e la quantizzazione dell’energia – Radiazione emessa da un corpo nero – Il quantum di energia (fotone) – La costante di Planck – Calcoli con l’equazione di Planck – Calcolo del valore di un quanto di energia associato ad un’onda elettromagnetica monocromatica - N. Bohr e la quantizzazione del momento angolare, della quantità di moto, del raggio dell'orbita e dell'energia dell’elettrone dell'idrogeno e degli atomi idrogenoidi – Primo e secondo postulato di Bohr – Modello atomico di Bohr – Numero quantico principale – Raggio di Bohr – Orbita stazionaria (ordinaria) e orbite straordinarie - Calcolo del raggio delle orbite associate al numero quantico principale n – Calcolo dell’energia dell’elettrone associata al numero quantico principale n – Energia dell’elettrone per n = ∞ (energia di ionizzazione) - A. Sommerfeld ed il modello atomico Sommerfeld-Bohr - Numero quantico secondario e numero quantico magnetico - L. de Broglie e la teoria della duplice natura, corpuscolare ed ondulatoria, dell’elettrone (comportamento dualistico dell’elettrone) – Equazione di de Broglie – Spiegazione formale del primo postulato di Bohr – Natura corpuscolare ed ondulatoria della materia – Onde di materia (onde di de Broglie) – Calcoli dei parametri dell’onda associata ad una particella di massa e velocità note.

Avvertenze per la compilazione

• Prima di ogni domanda è riportato, tra parentesi quadre, l'argomento specifico della domanda.
  
• Ogni domanda ammette una sola risposta esatta.

Misurazione dei risultati

• Punti per ogni risposta esatta: 1.
  
• Punti per ogni risposta errata o non data: 0.

Valutazione

Nei questionari a risposta chiusa si può azzeccare un certo numero di risposte esatte anche tirando a caso. Per cui, se non si vuole utilizzare il metodo della sottrazione di punti in presenza di risposte errate, occorre adottare una scala di valutazione che tenga conto della possibilità che la risposta esatta sia stata data fortuitamente.

Se il test offre quattro possibilità di scelta, dovremo considerare che c'è una probabilità su quattro di cogliere la risposta giusta anche per caso. Pertanto una prova basata su venti domande e alla quale sono state date cinque risposte esatte, non è indice di alcuna abilità, perché lo stesso risultato potrebbe essere ottenuto, a caso, da chiunque.

Quindi, su di una scala da uno a dieci, cinque risposte esatte (P_min. = 5) danno diritto al voto minimo (V_min. = 1), al contrario venti risposte esatte (P_max. = 20) danno diritto al voto massimo (V_max. = 10). Per valutare i casi intermedi si può applicare il metodo grafico o quello analitico. Nel metodo grafico si costruisce un diagramma cartesiano che ha sull'asse delle ordinate il numero di risposte esatte (5 ≤ P ≤ 20) e su quello delle ascisse i voti (1 ≤ V ≤ 10). Si individuano quindi due punti, il primo di coordinate (V_min., P_min.) ed il secondo di coordinate (V_max., P_max.) e si traccia il segmento di retta che li unisce. A questo punto basta entrare da sinistra in corrispondenza del numero di risposte esatte (P) e leggere il voto (V) corrispondente sulle ascisse. Analiticamente basta applicare la formula dell'equazione della retta di estremi (V_min., P_min.) e (V_max., P_max.) e calcolare il voto (V) corrispondente ad un certo numero di risposte esatte (P).

Punteggio minimo

Il punteggio minimo consigliato per poter affrontare l'argomento successivo (corrispondente al voto di sufficienza di 6 su 10, o 18 su 30) è: 13 punti su 20

Quiz n. 1

Punto aggiunto per ogni risposta corretta:
Punti sottratti per ogni risposta non corretta:
Ignora i coefficienti di domanda:

1 [Teoria di L. De Broglie] Con riferimento alla teoria di De Broglie, sulla duplice natura corpuscolare-ondulatoria della materia, individuare l’affermazione falsa.

	E' valida soltanto per quei corpi che hanno un valore della massa dello stesso ordine di grandezza di quella delle particelle atomiche e subatomiche.
	Permette di giustificare la condizione di quantizzazione, postulata da Bohr, del momento angolare dell’elettrone per l'atomo di idrogeno.
	Ingloba la relazione di Planck per i fotoni E = hν e la equazione di Einstein massa-energia E = mc2.
	Afferma che, all'aumentare della quantità di moto di una particella, diminuisce la lunghezza d'onda dell'onda di materia associata.

2 [Onde elettromagnetiche] Cosa cosa accade di particolare se si aumenta la frequenza di una certa onda elettromagnetica?

	Aumenta la sua lunghezza d'onda.
	Aumenta l'energia del fotone associato a quell'onda.
	Aumenta la velocità di propagazione dell'onda.
	Aumenta l’ampiezza dell'onda.

3 [Orbite stazionarie (ordinarie)] Di seguito sono riportati quattro differenti valori di energia. Uno solo di essi corrisponde all'energia di un orbita stazionaria dell’elettrone di un atomo di idrogeno. Quale? [c = 2,9979 ·10⁸ m s^-1; h = 6,6252 ·10^-34 J s; k = 2,179 · 10^-18 J]

	En = -3,37 ·10-19 J.
	En = -5,21 ·10-18 J.
	En = -1,66 ·10-19 J.
	En = -8,72 ·10-20 J.

4 [Teoria di M. Planck] Con riferimento alla teoria dei quanti, enunciata da M. Planck, individuare l’affermazione falsa.

	Secondo questa teoria l'energia ha una natura discreta e il quantum di energia ha un valore unico e costante detto appunto costante di Planck.
	Secondo questa teoria l'energia, in qualunque forma si manifesti, non può variare in modo continuo ma solo per multipli interi di una quantità elementare.
	Alla base di questa teoria c’è il concetto di quanto o fotone.
	Secondo questa teoria l'energia è quantizzata e può essere scambiata solo secondo quantità discrete, cioè quantità che sono multiple intere di un quantum.

5 [Postulati di N. Bohr] Che cosa afferma il secondo postulato di N. Bohr?

	Che il momento angolare di un elettrone che si muove su un’orbita stazionaria è uguale ad un multiplo intero della costante di Planck.
	Che la transizione di un elettrone ad esempio dall’orbita straordinaria con n = 2 all’orbita ordinaria con n = 1 è accompagnata dall’emissione di una radiazione elettromagnetica la cui frequenza (ν) è legata all'energia dell'orbita straordinaria (E2) e a quella dell'orbita ordinaria (E1) dalla relazione: E2 - E1 = h ν. [h = costante di Planck]
	Che la massa (m) e l'energia (E) di un elettrone sono interconvertibili secondo la relazione: E = m c2. [c = velocità della luce nel vuoto]
	Che in un atomo neutro il numero di protoni nel nucleo deve essere uguale al numero degli elettroni extranucleari che ruotano su orbite stazionarie.

6 [Modello atomico di E. Rutherford] Perché il modello atomico proposto da E. Rutherford non è accettabile?

	Perché la massa dell’atomo è, praticamente, concentrata nel nucleo essendo la massa degli elettroni circa 1837 volte più piccola di quella di un nucleone.
	Perché, essendo l'elettrone una particella elettricamente carica, ruotando intorno al nucleo assorbirebbe continuamente energia dall'esterno, allontanandosi progressivamente fino a distanza infinita.
	Perché essendo l'elettrone una particella elettricamente carica, ruotando intorno al nucleo si comporterebbe come una piccola antenna emittente.
	Perché il raggio del nucleo secondo Rutherford è, mediamente, circa diecimila volte più piccolo del raggio dell’atomo.

7 [Rifrazione] Quale valore deve avere l'angolo d'incidenza per determinare la propagazione di un’onda luminosa con angolo di rifrazione esattamente uguale a 90°?

	Dev'essere uguale all'angolo di rifrazione.
	Dev'essere uguale all'angolo limite.
	Dev'essere uguale all'angolo di riflessione.
	Quarantacinque gradi.

8 [Postulati di N. Bohr] Secondo il primo postulato di N. Bohr, il momento angolare dell’elettrone è quantizzato. Che significa esattamente?

	Che il momento angolare dell’elettrone non può assumere un valore qualsiasi, ma deve essere uguale a ΔE/h. [ΔE = differenza di energia tra due orbite permesse; h = costante di Planck]
	Che il momento angolare dell’elettrone non può assumere valori qualsiasi, ma deve essere uguale a multipli interi di m v r. [m = massa dell’elettrone; v = velocità dell’elettrone; r = raggio dell'orbita percorsa dall’elettrone]
	Che il momento angolare dell’elettrone non può assumere valori qualsiasi, ma solo valori che siano multipli interi di h/2π. [h = costante di Planck].
	Che il momento angolare dell’elettrone non può assumere valori qualsiasi, ma solo valori che sono multipli interi della costante di Planck.

9 [Spettri atomici] Con riferimento agli spettri atomici, individuare l’affermazione falsa.

	Uno spettro di emissione a righe è uno spettro discontinuo costituito da un fondo nero sul quale brillano righe colorate più o meno distanziate tra loro.
	Le righe di emissione dello spettro atomico di un atomo idrogenoide corrispondono alle transizioni energetiche dell’elettrone che passa da un orbita a numero quantico maggiore ad un’orbita a numero quantico minore.
	L’insieme delle righe di emissione nella porzione visibile dello spettro atomico dell’atomo di idrogeno costituisce la serie di Balmer.
	Negli spettri atomici degli atomi non idrogenoidi le lunghezze d'onda delle righe di emissione non coincidono con quelle delle righe di assorbimento.

10 [Onde elettromagnetiche] Qual è la lunghezza d'onda (λ) di un’onda elettromagnetica monocromatica il cui fotone ha un’energia pari a 1,60 ·10^-18 J? [c = 2,9979 ·10⁸ m s^-1; h = 6,6252 ·10^-34 J s]

	λ = 1,24 ·10-7 m.
	λ = 8,06 ·106 m.
	λ = 2,41 ·10-15 m.
	λ = 5,33 ·10-27 m.

11 [Quantum] Qual è il valore di un quanto di energia (E) associato ad un’onda elettromagnetica monocromatica di frequenza (ν) pari a 1,0 ·10¹⁴ Hz? [c = 2,9979 ·10⁸ m s^-1; h = 6,6252 ·10^-34 J s]

	E = 1,5·1047 J.
	E = 6,6·10-20 J.
	E = 6,6·10-34 J.
	E = 6,6·10-48 J.

12 [Teoria di N. Bohr] Qual è una delle grandezze fisica quantizzata arbitrariamente da N. Bohr nel formulare la sua teoria sulla struttura dell’atomo?

	Il momento della quantità di moto dell’elettrone.
	La lunghezza d'onda (e la frequenza) dell'onda associata all’elettrone.
	La carica elettrica dell’elettrone (e di conseguenza quella del protone).
	L'energia dell'onda associata all’elettrone.

13 [Onde elettromagnetiche] Che ha di particolare l'energia trasportata da una radiazione elettromagnetica di una certa frequenza e di una certa lunghezza d'onda?

	È multipla intera della carica elettrica elementare.
	È multipla intera di una quantità elementare detta quanto o fotone.
	È multipla intera di una quantità elementare pari a h/2π. [h = costante di Planck]
	È multipla intera del prodotto della frequenza per la lunghezza d'onda.

14 [Postulati di N. Bohr] Che cosa afferma il primo postulato di N. Bohr?

	Che l'elettrone può percorrere intorno al nucleo soltanto delle orbite per le quali sia valida la relazione: mvr = nh/2π. [m = massa dell’elettrone; v = velocità dell’elettrone; r = raggio dell'orbita percorsa; n = numero quantico principale; h = costante di Planck]
	Che ogni radiazione elettromagnetica può trasportare una quantità di energia pari ad un multiplo intero di una quantità elementare detta quantum o fotone.
	Che la materia può essere considerata come un aspetto particolare dell'energia e che è possibile, in particolari condizioni, una loro reciproca trasformazione.
	Che all’elettrone sono permesse, intorno al nucleo, solo quelle orbite per le quali il momento angolare è uguale al prodotto della quantità di moto dell’elettrone (mv) per il raggio (r) dell'orbita percorsa. [m = massa dell’elettrone; v = velocità dell’elettrone]

15 [Teoria di L. De Broglie] Accettando l’ipotesi di De Broglie, sulla duplice natura corpuscolare-ondulatoria della materia, a quale risultato fondamentale si perviene descrivendo il comportamento di un elettrone in movimento come la propagazione di un’onda?

	Che all’elettrone sono permesse, intorno al nucleo, solo quelle orbite aventi una circonferenza uguale ad un multiplo intero della lunghezza d'onda associata all’elettrone.
	Che l'elettrone può percorrere, intorno al nucleo, solo quelle orbite per le quali il momento angolare è uguale a nh/2π. [n = numero quantico principale; h = costante di Planck]
	Che all’elettrone sono permesse, intorno al nucleo, solo quelle orbite per le quali il momento della quantità di moto è uguale al momento angolare.
	Che, contrariamente a quanto affermava N. Bohr, all’elettrone sono permesse tutte le possibili orbite intorno al nucleo.

16 [Teoria di L. De Broglie] Qual è la lunghezza d'onda (λ) dell'onda associata ad un elettrone che si muove alla velocità di 1,50 ·10⁴ m s^-1. [h = 6,625 ·10^-34 J s; m _{sperimentale elettrone} = 9,110 ·10^-31 kg]

	λ = 24,2 nm.
	λ = 20,6 Mm.
	λ = 4,84 ·10-8 m.
	λ = 2,06 ·107 m.

17 [Teoria di M. Planck] Con riferimento alla teoria di M. Planck e all'ipotesi della natura corpuscolare della luce, individuare l’affermazione falsa.

	I fotoni hanno una natura corpuscolare.
	I fotoni trasportano tutti la stessa quantità di energia.
	Ogni radiazione elettromagnetica può trasportare un’energia pari ad un multiplo intero di una quantità elementare.
	La luce è emessa sotto forma di fotoni.

18 [Teoria di N. Bohr] Secondo il modello di N. Bohr, che cosa accade ad un elettrone che ruota intorno al nucleo su un’orbita stazionaria di raggio uguale al raggio di Bohr (a₀)?

	Permane su tale orbita a tempo indefinito, irradiando energia sotto forma di una radiazione continua, che comprende cioè tutte le frequenze.
	Permane su tale orbita a tempo indefinito e non irradia energia.
	Permane su tale orbita per un tempo brevissimo (circa 10-9 s) per poi saltare su un’orbita straordinaria emettendo una radiazione elettromagnetica di una ben determinata frequenza.
	Permane su tale orbita a tempo indefinito, irradiando energia sotto forma di onde elettromagnetiche aventi solo determinate frequenze.

19 [Luce] Che cosa accade ad un’onda luminosa che intercetta la superficie di separazione tra due mezzi a differente indice di rifrazione con angolo d'incidenza minore dell'angolo limite?

	In parte viene riflessa con angolo di riflessione uguale all'angolo d'incidenza, in parte viene rifratta.
	Prosegue lungo la superficie di separazione con velocità uguale a quella del mezzo con indice di rifrazione minore.
	Prosegue lungo la superficie di separazione con velocità uguale a quella del mezzo con indice di rifrazione maggiore.
	Subisce una riflessione ed una rifrazione con angolo di rifrazione uguale all'angolo d'incidenza.

20 [Onde elettromagnetiche] Che cosa s’intende per periodo di una radiazione elettromagnetica?

	La distanza, misurata lungo la verticale, dal punto di equilibrio dell'onda al punto di massima o di minima.
	La distanza che separa orizzontalmente due punti successivi in concordanza di fase.
	Il numero di creste che, in un dato punto, vengono contate nell'unità di tempo.
	Il tempo impiegato da un punto qualsiasi dell'onda a compiere un'oscillazione completa, cioè a tornare al punto di partenza.

Quiz n. 2

Punto aggiunto per ogni risposta corretta:
Punti sottratti per ogni risposta non corretta:
Ignora i coefficienti di domanda:

1 [Modello atomico di A. Sommerfeld ] A. Sommerfeld nel 1920 propose un nuovo modello atomico per risolvere il problema della struttura fine delle righe spettrali. In che modo contribuì, principalmente, al superamento del modello di Bohr?

	Ipotizzando che l'elettrone "trasportasse" una ben definita quantità di energia legata alla frequenza dalla relazione di Planck: E = hν.
	Associando all’elettrone un’onda la cui lunghezza era calcolabile dalla relazione: λ = h/mv.
	Dando una spiegazione formale del primo postulato di Bohr.
	Introducendo due nuovi numeri quantici, il primo legato alla forma dell'orbita e l'altro alla sua orientazione.

2 [Spettro elettromagnetico ] Partendo dalle radiazioni a frequenza maggiore, in che ordine si susseguono le regioni spettrali dello spettro elettromagnetico?

	Raggi gamma - raggi X - ultravioletto - luce visibile - infrarosso - onde radio - micro onde.
	Raggi gamma - raggi X - infrarosso - luce visibile - ultravioletto - micro onde - onde radio.
	Raggi gamma - raggi X - ultravioletto - luce visibile - infrarosso - micro onde - onde radio.
	Raggi gamma - raggi X - ultravioletto - infrarosso - luce visibile - micro onde - onde radio.

3 [Teoria di L. De Broglie] Se la velocità di una particella si dimezza, come varia la lunghezza d'onda dell'onda di de Broglie?

	Si dimezza.
	Raddoppia.
	Se, dimezzandosi, la velocità scende al di sotto di un valore soglia, la particella non manifesta più il suo carattere ondulatorio.
	Rimane invariata.

4 [Diffrazione e interferenza] Che differenza c’è tra diffrazione e interferenza?

	La diffrazione è la deviazione che un’onda subisce quando passa da un mezzo a un altro nel quale è diversa la sua velocità di propagazione, mentre l'interferenza è l'insieme degli effetti dovuti al principio di sovrapposizione.
	La diffrazione è la deviazione che un’onda subisce quando passa da un mezzo a un altro nel quale è diversa la sua velocità di propagazione, mentre l'interferenza è la sovrapposizione di due onde che passano nello stesso istante nello stesso punto.
	La diffrazione è la propagazione della luce anche ai lati di una fenditura di dimensioni confrontabili con la sua lunghezza d'onda, mentre l'interferenza è l'insieme degli effetti dovuti al principio di sovrapposizione.
	La diffrazione è la propagazione della luce anche ai lati di una fenditura di dimensioni confrontabili con la sua lunghezza d'onda, mentre l'interferenza è la sovrapposizione di due onde che passano nello stesso istante nello stesso punto.

5 [Modello atomico di E. Rutherford] Perché il modello atomico di E. Rutherford era in contrasto con le leggi della fisica classica?

	Perché secondo la fisica classica l'energia poteva essere scambiata solo per quantità discrete ed indivisibili: i quanta o fotoni e quindi l'elettrone non potevano avere qualsiasi energia.
	Perché secondo la fisica classica l'elettrone poteva percorrere solo quelle orbite aventi una lunghezza pari ad un multiplo intero della lunghezza d'onda associata all’elettrone e quindi l'elettrone non poteva trovarsi ad una distanza qualsiasi dal nucleo.
	Perché secondo la fisica classica l'elettrone era dotato di un'accelerazione centrifuga che l’avrebbe portato ad allontanarsi dal nucleo fino a distanza infinita e quindi l'atomo non sarebbe più stato elettricamente neutro.
	Perché secondo la fisica classica, una carica elettrica che si muove di moto accelerato irradia energia sotto forma di onde elettromagnetiche e quindi l'elettrone sarebbe ricaduto sul nucleo.

6 [Teoria di L. De Broglie] Qual è la lunghezza d'onda (λ) dell'onda di materia associata ad un neutrone accelerato alla velocità di 4,50·10⁴ m s^-1? [m _neutrone = 1,675 ·10^-27 kg; h = 6,6252 ·10^-34 J s; k = 2,179 · 10^-18 J]

	λ = 2,42 ·10-8 m.
	λ = 2,89 ·10-4 m.
	λ = 8,79 ·10-12 m.
	λ = 3,00 ·10-10 m.

7 [Effetto fotoelettrico] Che cosa si può affermare con riferimento all'effetto fotoelettrico?

	Che al di sopra delle frequenza di soglia, maggiore è l’intensità della radiazione, minore è il numero degli elettroni emessi.
	Che l'emissione di elettroni dal metallo dipende solo dall’intensità della radiazione incidente e non dalla sua frequenza.
	Che al di sopra della frequenza di soglia, maggiore è l’intensità della radiazione, maggiore è la velocità degli elettroni emessi.
	Che l'emissione di elettroni dalla superficie di un metallo si ha solo quando la frequenza della radiazione incidente supera un certo valore di soglia, caratteristico del metallo.

8 [Orbite stazionarie (ordinarie)] Di seguito sono riportati quattro differenti valori di energia. Uno solo di essi corrisponde all'energia di un orbita stazionaria dell’elettrone di un atomo di idrogeno. Quale? [c = 2,9979·10⁸ m s^-1; h = 6,6252·10^-34 J s; k = 2,179·10^-18 J]

	En = -1,11 ·10-20 J.
	En = -9,12 ·10-20 J.
	En = -1,17 ·10-18 J.
	En = -2,42 ·10-19 J.

9 [Quantum] Qual è il valore di un quanto di energia (E) associato ad un’onda elettromagnetica monocromatica avente una lunghezza d'onda (λ) pari a 3,3 ·10^-4 m? [c = 2,9979 ·10⁸ m s^-1; h = 6,6252 ·10^-34 J s]

	E = 6,5 ·10-30 J.
	E = 6,0 ·10-22 J.
	E = 2,2 ·10-37 J.
	E = 6,0 ·10-26 J.

10 [Luce] Quando la luce attraversa una fenditura di dimensioni paragonabili con la sua lunghezza d'onda, il fascio di luce si "apre a ventaglio" e si propaga anche ai lati della fenditura. Come si chiama questo fenomeno?

	Diffrazione.
	Rifrazione.
	Riflessione.
	Dispersione.

11 [Onde elettromagnetiche] Qual è la frequenza (ν) di un’onda elettromagnetica avente una lunghezza d'onda (λ) pari a 1,5 ·10^-10 m? [c = 2,9979 ·10⁸ m s^-1; h = 6,6252 ·10^-34 J s]

	ν = 2,0 ·1018 Hz.
	ν = 4,5 ·10-2 m2 s-1.
	ν = 5,0 ·10-19 s.
	ν = 2,0 ·10-18 s-1.

12 [Postulati di N. Bohr] Che cosa afferma il secondo postulato di N. Bohr?

	Che all’elettrone sono permesse tutte le possibili orbite intorno al nucleo.
	Che l'elettrone può percorrere, intorno al nucleo, solo quelle orbite per le quali il momento angolare è multiplo intero di 2π/h. [h = costante di Planck]
	Che un elettrone che salta da un’orbita straordinaria a quella stazionaria emette una radiazione
	Che all’elettrone sono permesse solo quelle orbite circolari intorno al nucleo per le quali il momento angolare è uguale a: m v r. [m = massa dell’elettrone; v = velocità dell’elettrone; r = raggio dell'orbita dell’elettrone].

13 [Onde elettromagnetiche] Qual è la lunghezza d'onda (λ) di una radiazione elettromagnetica monocromatica avente un periodo (T) pari a 1,0 ·10^-18 s? [c = 2,9979 ·10⁸ m s^-1; h = 6,6252 ·10^-34 J s]

	λ = 3,3 ·10-37 m.
	λ = 3,0 ·10-10 m.
	λ = 3,3 ·10-10 m.
	λ = 3,0 ·1026 m.

14 [Modello atomico di N. Bohr] Con riferimento al modello atomico di Bohr, individuare l’affermazione falsa. [m v r = momento angolare dell’elettrone; n = numero quantico principale; h = costante di Planck]

	Secondo Bohr gli elettroni, al pari della luce e delle altre radiazioni elettromagnetiche, mostrano proprietà ondulatorie accanto a quelle corpuscolari.
	Secondo questo modello un elettrone può percorrere intorno al nucleo soltanto delle orbite per le quali sia valida la relazione: mvr = nh/2π
	Secondo Bohr l'assorbimento o l'emissione di energia da parte di un atomo idrogenoide corrispondono a "salti" dell’elettrone, rispettivamente, da orbite più interne ad orbite più esterne e viceversa.
	Secondo questo modello l'atomo si comporta, in un certo senso, come un "trasformatore di energia": i quanti di energia assorbita vengono convertiti in quanti di energia radiante (radiazioni elettromagnetiche).

15 [Teoria di N. Bohr] Che significa dire che l'energia degli elettroni è quantizzata?

	Che è possibile considerare l'elettrone sia come particella che come onda la cui lunghezza è calcolabile dalla relazione: λ = h/mv.
	Che, secondo il modello di Bohr, fin quando l'elettrone si muove su una qualsiasi delle orbite permesse possiede un’energia definita e costante.
	Che gli elettroni si dispongono intorno al nucleo a partire dalle orbite a più bassa energia, detta orbita stazionaria.
	Che l'elettrone non può passare da un’orbita ad un'altra di differente energia.

16 [Teoria di L. De Broglie] Qual è la lunghezza d'onda (λ) dell'onda di materia associata ad una particella β^- emessa durante il decadimento radioattivo di un atomo di carbonio-14? [m_β^- = 9,1095 ·10^-34 kg; v_β^- = 3,00 ·10⁷ m s^-1; h = 6,6252 ·10^-34 J s; k = 2,179 · 10^-18 J]

	λ = 3,00 ·10-10 m.
	λ = 7,97 ·10-8 m.
	λ = 8,79 ·10-12 m.
	λ = 2,42 ·10-8 m.

17 [Modello atomico di E. Rutherford] Perché il modello atomico di Rutherford è incompatibile con le leggi della fisica classica?

	Perché secondo le leggi della fisica classica una particella elettricamente carica che si muove di moto accelerato perde tutta la sua energia emettendo radiazioni elettromagnetiche.
	Perché secondo le leggi della fisica classica una particella carica che si muove di moto accelerato irradia energia sotto forma di radiazioni α, β e γ.
	Perché secondo le leggi della fisica classica tra l’elettrone elettricamente negativo ed il nucleo elettricamente positivo esiste una forza di attrazione elettrica.
	Perché secondo le leggi della fisica classica l’atomo non può essere una struttura sostanzialmente “vuota” con tutta la massa praticamente concentrata nel nucleo.

18 [Spettro elettromagnetico] Che cos'è lo spettro elettromagnetico?

	L’insieme di tutte le onde elettromagnetiche che passano per un dato punto nell'unità di tempo.
	L’insieme definito delle orbite circolari che l'elettrone può percorrere intorno al nucleo di un atomo di idrogeno, secondo il modello di N. Bohr.
	L’insieme di tutte le radiazioni elettromagnetiche in ordine crescente (o decrescente) di lunghezza d'onda e di frequenza.
	L’insieme delle due grandezze fisiche fluttuanti le cui oscillazioni, secondo direzioni perpendicolari l’una all’altra, generano un’onda elettromagnetica.

19 [Teoria di L. De Broglie] Con riferimento alla teoria di De Broglie, sulla duplice natura corpuscolare-ondulatoria della materia, individuare l’affermazione falsa.

	Secondo questa teoria vale la seguente relazione: n λ = 2 π r. [n = numero quantico principale; λ = lunghezza d'onda dell'onda associata all’elettrone; 2 π r = lunghezza dell'orbita circolare di Bohr]
	Secondo questa teoria, le orbite permesse all’elettrone sono quelle la cui lunghezza è uguale a un numero intero di lunghezze d'onda.
	Secondo questa teoria la lunghezza della prima orbita stazionaria dell’elettrone di un atomo idrogenoide è pari a mezza lunghezza d'onda dell'onda associata all’elettrone.
	Secondo questa teoria, la lunghezza d'onda dell'onda associata ad una particella in moto è inversamente proporzionale alla massa della particella.

20 [Spettri di assorbimento] Con riferimento agli spettri di assorbimento individuare l’affermazione falsa.

	Per ogni sostanza, lo spettro di assorbimento è l'esatto negativo dello spettro di emissione a righe.
	Gli spettri di assorbimento a righe dipendono esclusivamente dalla natura chimica del materiale aeriforme attraversato dalla radiazione elettromagnetica.
	Si producono facendo passare la radiazione elettromagnetica continua, emessa da una sorgente luminosa, attraverso un gas o un vapore.
	Si distinguono in spettri di assorbimento continui e spettri di assorbimento a righe.

Quiz n. 3

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1 [Modello atomico di Rutherford] Perché il modello atomico di E. Rutherford era in contrasto con le leggi della fisica classica?

	Perché secondo la fisica classica l'onda associata al moto dell’elettrone intorno al nucleo avrebbe dovuto avere un movimento costante in ogni punto, essere cioè stazionaria.
	Perché secondo la fisica classica l'onda associata al moto dell’elettrone intorno al nucleo avrebbe dovuto avere un movimento variabile in ogni punto, essere cioè progressiva.
	Perché secondo la fisica classica, la frequenza delle radiazioni emesse dall'atomo a causa del moto circolare degli elettroni, avrebbe potuto avere solo determinati valori e quindi l'atomo avrebbe dovuto emettere uno spettro a righe.
	Perché secondo la fisica classica, la frequenza delle radiazioni emesse dall'atomo a causa del moto circolare degli elettroni, sarebbe dovuta diminuire progressivamente e quindi l'atomo avrebbe dovuto emettere uno spettro continuo.

2 [Modello atomico di Bohr] Con riferimento al modello atomico di N. Bohr, individuare l’affermazione falsa.

	Un elettrone può saltare da un’orbita stazionaria ad una ordinaria assorbendo una quantità di energia pari alla differenza di energia tra le due orbite.
	L'elettrone può percorrere intorno al nucleo solo determinate orbite aventi valori del raggio e dell'energia ben precisi.
	Un elettrone può permanere in uno stato eccitato solo per una frazione di tempo brevissimo (circa 10-9 s).
	Il raggio di un’orbita stazionaria è uguale al prodotto del raggio di Bohr per il quadrato del numero quantico principale n.

3 [Radiazioni elettromagnetiche] Che relazione c’è tra la frequenza e la lunghezza d'onda di una radiazione elettromagnetica?

	A velocità costante, il loro prodotto è uguale alla costante di Planck.
	A velocità costante, sono grandezze inversamente proporzionali.
	Il loro prodotto è uguale a una costante pari alla velocità della luce nel vuoto.
	A velocità costante, sono grandezze tra loro direttamente proporzionali.

4 [Modello atomico di Bohr] Qual è la formula proposta da N. Bohr per calcolare l'energia (E) associata ad un elettrone? [K = costante di proporzionalità; n = numero quantico principale; a₀ = raggio di Bohr; h = costante di Planck; ν = frequenza]

	E = hν.
	E = -K/n2.
	E = -h/n2.
	E = a0 · n2.

5 [Radiazioni elettromagnetiche] Che cosa s’intende per frequenza di una radiazione elettromagnetica?

	Il tempo impiegato da una radiazione elettromagnetica per compiere un’intera lunghezza d'onda.
	Il numero di cicli compiuti da un’onda elettromagnetica nell'unità di tempo.
	Il tempo impiegato da una radiazione elettromagnetica per completare un ciclo.
	Lo spazio percorso da un’onda elettromagnetica nell'unità di tempo.

6 [Quantum] Con riferimento al quantum di energia, individuare l’affermazione falsa.

	Il quantum di energia luminosa è detto anche fotone.
	Il quantum di energia non ha un valore unico, fisso, ma tanti valori quante sono le frequenze delle radiazioni dello spettro elettromagnetico.
	Il valore del quantum di energia è direttamente proporzionale alla lunghezza d'onda della radiazione elettromagnetica alla quale il quanto è associato.
	Il quantum rappresenta la quantità minima di energia che può essere trasportata da una radiazione elettromagnetica.

7 [Teoria di De Broglie] Che cosa si può affermare con riferimento alla teoria di De Broglie sulla duplice natura corpuscolare-ondulatoria della materia?

	Che all’elettrone sono permesse, intorno al nucleo, solo quelle orbite per le quali il momento della quantità di moto è uguale al momento angolare.
	Che l'elettrone può percorrere, intorno al nucleo, solo quelle orbite per le quali il momento angolare è uguale a nh/2π. [n = numero quantico principale; h = costante di Planck]
	Che, contrariamente a quanto affermava N. Bohr, all’elettrone sono permesse tutte le possibili orbite intorno al nucleo.
	Che all’elettrone sono permesse, intorno al nucleo, solo quelle orbite di lunghezza uguale ad un multiplo intero della lunghezza d'onda associata all’elettrone.

8 [Modello atomico di Bohr] Con riferimento al modello atomico di N. Bohr, individuare l’affermazione falsa.

	Questo modello prevede che gli elettroni possono muoversi solo su orbite preferenziali e che muovendosi su tali orbite non emettono energia.
	Secondo questo modello un elettrone emette energia solo quando salta spontaneamente da un’orbita più interna ad una più esterna.
	Secondo N. Bohr un elettrone può trovarsi solo a determinate distanze dal nucleo e può assumere solo determinati valori dell'energia.
	Il modello atomico di Bohr si basa su due postulati fondamentali cioè su affermazioni non giustificabili con le leggi della fisica classica.

9 [Quantum] Qual è il valore di un quanto di energia (E) associato ad un’onda elettromagnetica monocromatica di frequenza (ν) pari a 1,0 ·10²⁰ Hz? [c = 2,9979 ·10⁸ m s^-1; h = 6,6252 ·10^-34 J s]

	E = 1,5·1013 J.
	E = 6,6·10-14 J.
	E = 1,5·1053 J.
	E = 6,6·10-54 J.

10 [Onde] Le seguenti affermazioni si riferiscono alle onde in generale. Individuare l’affermazione falsa.

	In un’onda la frequenza è tanto maggiore quanto più grande è la velocità dell'onda e, a velocità costante, quanto è più piccola la lunghezza d'onda.
	Un’onda non ha massa, è intangibile, e la sua energia non è concentrata in un punto, ma diffusa lungo tutta l'onda.
	Tipici fenomeni ondulatori sono la riflessione, la rifrazione e la diffrazione.
	Le onde possono trasportare o materia (onde materiali, elastiche o meccaniche) o energia (onde elettromagnetiche).

11 [Spettri atomici] Con riferimento agli spettri atomici, individuare l’affermazione falsa.

	Le righe di assorbimento o di emissione si spiegano ammettendo che gli atomi di un certo elemento possono emettere o assorbire soltanto determinati fotoni associati a precise frequenze.
	Nello spettro di emissione si registrano tante righe quante sono le possibili transizioni energetiche dell’elettrone da uno stato eccitato ad un altro a più bassa energia.
	Secondo il modello di Bohr per gli atomi idrogenoidi, ad ogni "salto" di orbita dell’elettrone corrisponde l'emissione o l'assorbimento di energia sotto forma di un fotone di opportuna frequenza.
	Gli spettri di assorbimento sono ottenuti facendo passare, attraverso un prisma, la luce emessa da un gas rarefatto sottoposto a scarica elettrica.

12 [Teoria di De Broglie] Che cosa sostiene la teoria di De Broglie, sulla duplice natura corpuscolare-ondulatoria della materia, a proposito dell’elettrone?

	Che un elettrone che passa da un’orbita straordinaria a quella stazionaria emette una radiazione elettromagnetica la cui frequenza è calcolabile mediante la relazione ν = ΔE/h. [h = costante di Planck; ΔE = differenza tra l'energia dell'orbita straordinaria e quella dell'orbita stazionaria]
	Che la massa m e l'energia E dell’elettrone sono interconvertibili secondo la relazione: E = m c2. [c = velocità della luce nel vuoto]
	Che è possibile considerare l'elettrone sia come una particella che come un’onda la cui lunghezza è calcolabile mediante la relazione: λ = h/mv. [h = costante di Planck; m = massa dell’elettrone; v = velocità dell’elettrone]
	Che il momento angolare dell’elettrone non può assumere valori qualsiasi, ma solo valori che siano multipli interi di h/2π. [h = costante di Planck]

13 [Teoria di De Broglie] In che modo la teoria di de Broglie, sulla duplice natura corpuscolare-ondulatoria della materia, fornisce una spiegazione formale del primo postulato di Bohr?

	Mostrando che ad un fotone è applicabile sia la relazione di Planck E = hν sia quella di Einstein E = mc2.
	Mostrando che la frequenza della radiazione elettromagnetica emessa o assorbita dall’elettrone durante un salto di orbita è calcolabile con la relazione ν = ΔE/h.
	Mostrando che la circonferenza delle orbite permesse dal primo postulato di Bohr sono uguali al numero quantico principale per la lunghezza d'onda associata all’elettrone.
	Mostrando che, all'aumentare della quantità di moto di una particella, diminuisce la lunghezza dell'onda di materia associata.

14 [Radiazioni elettromagnetiche] Che cosa s’intende per ampiezza di una radiazione elettromagnetica?

	La distanza che separa verticalmente la cresta (massimo) o la valle (minimo) dal punto medio dell'onda.
	La distanza che separa orizzontalmente due creste (massimi) o due valli (minimi) successive.
	La distanza che separa verticalmente la cresta (massimo) dalla valle (minimo) dell'onda.
	La distanza che separa orizzontalmente due punti con le stesse caratteristiche di perturbazione o di vibrazione nel cammino percorso dalla radiazione.

15 [Effetto fotoelettrico] Con riferimento all'effetto fotoelettrico, individuare l’affermazione falsa.

	L'effetto fotoelettrico consiste nell'emissione di elettroni dalla superficie di un metallo quando questa viene colpita da una radiazione elettromagnetica di opportuna lunghezza d'onda.
	A parità di frequenza, all'aumentare dell'intensità della radiazione elettromagnetica incidente, aumenta la velocità degli elettroni emessi dalla superficie del metallo.
	L'effetto fotoelettrico venne spiegato da Einstein ammettendo che l'energia apportata dal fascio di luce è legata alla sua frequenza dall'equazione di Planck e che la luce stessa è quantizzata.
	Al di sotto di una frequenza minima, l'effetto fotoelettrico non si manifesta nemmeno aumentando a piacere l’intensità della radiazione elettromagnetica incidente.

16 [Radiazioni elettromagnetiche] Qual è la frequenza (ν) di un’onda elettromagnetica monocromatica di lunghezza d'onda (λ) pari a 3,0·10^-9 m? [c = 2,9979·10⁸ m s^-1; h = 6,6252·10^-34 J s]

	ν = 1,0·10-17 Hz.
	ν = 9,0·10-1 Hz.
	ν = 6,6·1017 Hz.
	ν = 1,0·1017 Hz.

17 [Interferenza] Che cosa si intende per interferenza?

	Quel fenomeno per cui facendo passare luce bianca attraverso un gas, si produce uno spettro di assorbimento nel quale mancano certe radiazioni monocromatiche, assorbite appunto dal gas interposto.
	Quel fenomeno per cui un campo elettrico che sta variando la sua intensità nel tempo, produce nello spazio circostante un campo magnetico anch'esso di intensità variabile.
	Quel fenomeno per il quale due onde incontrandosi sommano algebricamente le loro ampiezze.
	Quel fenomeno per cui un’onda devia quando incontra una fenditura o un ostacolo di dimensioni dello stesso ordine di grandezza della sua lunghezza d'onda.

18 [Postulati di Bohr] Che cosa afferma il primo postulato di N. Bohr?

	Che l'atomo si comporta, in un certo senso, come un “trasformatore di energia”: l'energia dei fotoni assorbita viene trasformata in quanti di energia radiante.
	Che l'elettrone non può percorrere tutte le possibili orbite circolari intorno al nucleo, ma solo quelle aventi un raggio uguale al prodotto del raggio di Bohr a0 per il numero quantico principale n.
	Che l'elettrone può percorrere intorno al nucleo soltanto quelle orbite circolari per le quali risulti che il momento angolare dell’elettrone è multiplo intero di una certa quantità elementare.
	Che l'elettrone può percorrere intorno al nucleo soltanto delle orbite circolari.

19 [Radiazioni elettromagnetiche] Con riferimento alle radiazioni elettromagnetiche, individuare l’affermazione falsa.

	La quantità di energia trasportata da un’onda elettromagnetica è un multiplo intero di h/2π. [h = costante di Planck]
	Si producono, ad esempio, ogni volta che una particella elettricamente carica viene accelerata.
	L’insieme di tutte le radiazioni elettromagnetiche costituisce lo spettro elettromagnetico.
	Si propagano nel vuoto alla velocità della luce.

20 [Modello atomico di Bohr] Con riferimento al modello atomico di N. Bohr, individuare l’affermazione falsa.

	Un elettrone che ruota su un’orbita circolare più vicina al nucleo si trova in un livello energetico più alto.
	Un elettrone che percorre un’orbita stazionaria ha un’energia definita e costante.
	Un elettrone che si trova nel suo stato fondamentale ha un’energia definita e costante.
	Gli elettroni ruotano intorno al nucleo su orbite circolari.

Risorse

• Onde elettromagnetiche, Spettro elettromagnetico, Luce, Spettri di assorbimento e di Emissione
• M. Planck
• L. De Broglie
• Modello atomico di Bohr
• Meccanica quantistica

Quiz di chimica generale ed inorganica

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Bibliografia

• Peter William Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, Fondamenti di chimica generale, Bologna, Zanichelli, 2018, ISBN 97-888-0867-012-0.

Collegamenti esterni

• Rodomontano, Chimica generale, rodomontano.altervista.org. URL consultato il 4 gennaio 2020.

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