I numeri quantici
Bohr era riuscito a stabilizzare l’atomo di Rutherford: l’energia su ogni orbitale è
indirettamente proporzionale ad n per una costante, mentre il raggio è
direttamente proporzionale ad n per un’altra costante.
Così n viene chiamato numero quantico fondamentale e stabilisce il livello
energetico dell’elettrone.
Ma osservando gli spettri di atomi più complessi di quello d’idrogeno studiato da
Bohr (che lo aveva considerato con orbite circolari), si notarono degli splittamenti
delle righe degli spettri che non potevano essere spiegati soltanto con il numero n.
Così vengono introdotti gli altri numeri quantici:
Il secondo numero quantico, detto azimutale e
indicato con la lettera l, definisce la forma dell’orbitale.
È collegato ad n nel senso che può assumere tutti i
valori compresi fra 0 e n -1:
l = 0, 1, 2, …, (n -1)
Così, per esempio quando n = 3 l potrà assumere tre
valori diversi: l = 0; l = 1; l = 2;
I primi due numeri quantici (n e l), insieme, definiscono il
contenuto complessivo di energia che spetta a
ciascun orbitale. I diversi valori di l (i diversi sottolivelli)
sono indicati spesso con le lettere s, p, d, f, (g, h, ecc.),
per ricordare la terminologia usata nella spettroscopia
per distinguere le righe spettrali: sottile, principali,
diffusa, fondamentale.
In presenza di un campo magnetico esterno all’ atomo si poteva notare un
ulteriore splittamento di righe. Così viene introdotto il terzo numero quantico, detto
anche numero quantico magnetico.
Il terzo numero quantico, detto magnetico e indicato con la lettera m, definisce
l’orientamento dell’orbitale nello spazio. È collegato a l nel senso che può
assumere tutti i valori compresi tra - l e + l, zero compreso:
m = - l, …, 0, …, + l
Infine si notò che ogni riga mostrava un ultimo sdoppiamento in due righe molto
vicine. Questo sdoppiamento potrebbe essere causato da una rotazione intorno
a se stesso dell’elettrone. Il numero, chiamato numero magnetico di spin può
assumere i valori di +1/2 e -1/2 .
