Numeri quantici Ai fini della caratterizzazione elettronica dell`atomo

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 (𝑚𝑚𝑠𝑠 ).
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 𝐿𝐿�⃗. 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 𝐿𝐿�⃗ 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, 𝒎𝒎𝒔𝒔 , 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