Numeri quantici
Ai fini della caratterizzazione elettronica dell’atomo è utile conoscere quattro
parametri, detti numeri quantici. In particolare, i primi tre di questi valori si
ricavano come soluzione dell’equazione d’onda di Schrodinger. Essi sono:
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numero quantico pricipale (n);
numero quantico secondario [o angolare] (l);
numero quantico magnetico (m);
numero quantico di spin (๐๐๐ ๐ ).
Il primo numero, n,è associato al grado di libertà radiale dell’elettrone rispetto
al nucleo, dando informazioni sul volume dell’atomo. In particolare, la
funzione d’onda calcolata in n fornisce la probabilità di trovare l’elettrone a
distanza r dal nucleo. In pratica, n indica i “livelli” energetici dell’atomo e
potrebbe variare (teoricamente) da n=1 a n=+∞, ma, nella realtà, varia solo
da n=1 a n=7.
Il secondo numero, l, è legato alla modalità di rotazione dell’elettrone
intorno al nucleo, ovvero risulta essere legato al modulo del momento
angolare ๐ฟ๐ฟ๏ฟฝโ. Questo numero quantico indica i “sottolivelli” e determina, in
pratica, la forma dell’orbitale. Esso assume i valori interi da l=0 a l=n-1. Ad
l=0 corrisponde un orbitale di tipo s (sharp); ad l=1 un orbitale di tipo p
(principal); ad l=2 un orbitale di tipo d (diffuse); ad l=3 un orbitale di tipo f
(fundamental).
Il terzo numero, m, fornisce le componenti del momento angolare ๐ฟ๐ฟ๏ฟฝโ rispetto
all’asse z e caratterizza i livelli energetici solo quando l’atomo è immerso in
un campo magnetico (effetto Zeeman), altrimenti si parla di “degenerazione
quantistica”, poiché non si evidenzia, infatti, alcuna differenza di disposizione
elettronica dovuta a tale numero quantico. In pratica, esso rappresenta
l’orientamento nello spazio di un orbitale rispetto agli altri ed assume valori
interi (zero incluso) da –l a +l, per cui: m=2l+1. Esso esprime, dunque, il
numero di orbitali di una data forma.
Il quarto numero, ๐๐๐๐ , reca informazioni circa il momento magnetico
intrinseco dell’elettrone. Il termine intrinseco sta a significare che esso non è
legato a nessun moto effettivo dell’elettrone, come si potrebbe intendere con
riferimento alla realtà sensibile: tale parametro indica, piuttosto, che la “nube
elettronica” è polarizzata o in una direzione o in quella opposta. Lo spin
elettronico è, a livello fondamentale, la causa del magnetismo all’interno della
materia, che si genera quando gli spin elettronici risultano tutti allineati. Il
numero magnetico di spin rappresenta la componente lungo l’asse z dello
spin ed assume convenzionalmente (per particelle materiali, quali gli elettroni)
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due valori seminteri: − 2; 2.
Vincenzo Ventriglia
