I NUMERI QUANTICI
I numeri quantici sono un indice delle dimensioni, della forma e
dell’orientazione spaziale di ogni orbitale.
Il numero quantico principale (simbolo n) è un indice delle
dimensioni di un’orbitale in un atomo isolato; esso può assumere tutti i
valori interi e positivi tra 1 e 7 (cioè 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7). All’aumentare di
n aumentano le dimensioni dell’orbitale.
I livelli energetici sono sette, indicati con i numeri 1,2,3,4,5,6,7 o con le
lettere K,L,M,N,O,P,Q.
Il numero di elettroni nei diversi livelli energetici è dato da questa
formula: 2 n
Il numero quantico angolare (simbolo l) indica la forma (sferica o
lobata)
dell’orbitale; può
assumere tutti i valori interi positivi
tra 0 e (n — 1). Per esempio se n= 4, il numero quantico l può assumere
solo i valori 0, 1, 2 e 3 .
Ogni livello energetico comprende un certo numero di sottolivelli, con
energie lievemente diverse fra loro: i sottolivelli sono indicati con le
lettere s, p, d, f.
Il numero dei sottolivelli è indicato dal n.q.p.
Il sottolivello s ha 1 orbitale
p ha 3 orbitali
d ha 5 orbitali
f ha 7 orbitali
Il numero quantico magnetico (simbolo m) è un indice delle diverse
possibilità di orientazione di un orbitale nello spazio; può assumere tutti i
valori interi compresi tra - l e + l. Per esempio se l = 2, m può assumere
i valori — 2, — 1, 0, + 1,+ 2.
Risulta che i valori di m dipendono da quelli di l, che a loro volta,
dipendono da quelli di n.
I tre numeri quantici di cui abbiamo parlato finora si riferiscono agli
orbitali.
Vi è un quarto numero quantico che si riferisce all’elettrone.
Come la Terra, oltre a girare intorno al Sole, g ira anche intorno al proprio
asse, così l’elettrone, oltre a girare intorno al nucleo, gira intorno al
proprio asse e, come una trottola, può girare sia in senso orario che in
senso antiorario.
Il numero quantico di spin (simbolo m il nome deriva dall’inglese to spin
= ruotare) indica il senso di rotazione (orario o antiorario) con cui
l’elettrone ruota intorno al proprio asse;
può assumere solo i valori
— ,+ .
Due elettroni che hanno numero di spin opposto, ruotano in senso
opposto.
Nome
Principale
Angolare
Magnetico
di spin
Simbolo
n
l
m
m
Valori
1—7
O -- m — 1
- l— + l
Significato
raggio ed energia dell’orbitale
forma dell’orbitale
orientazione dell’orbitale
senso di rotazione dell’elettrone
DISTRIBUZIONE DEGLI ELETTRONI IN UN ATOMO: (AUFBAU O
CONFIGURAZIONE ELETTRONICA )
1) In ogni orbitale si possono trovare al massimo 2 elettroni che debbono
avere spin opposti. (principio di esclusione di PAULI)
2) Gli elettroni tendono ad occupare prima gli orbitali con minore
energia, cioé i più bassi, i più vicini al nucleo.
3) Gli elettroni tendono a disporsi in modo da trovarsi alla massima
distanza possibile, uno per ogni orbitale, con spin concordi ( cioè con
frecce parallele): Regola di Hund o Principio della massima
molteplicità.
Solo dopo che gli elettroni hanno occupato tutti gli orbitali possibili si
completa il riempimento degli altri orbitali.
Gli orbitali si indicano con i quadratini e gli elettroni con le frecce.
Quando un orbitale è pieno si dice completo.
L’elettrone singolo si chiama spaiato o singoletto.
Quando l’elettrone è in coppia con un altro elettrone si chiama
appaiato.
MODALITA’ DI RIEMPIMENTO DEGLI ORBITALI d E DEGLI ORBITALI f.
Per riempire gli orbitali d si procede in questo modo:
si riempie dapprima l’orbitale s successivo, poi si torna indietro
e si riempie l’orbitale d.
Per riempire gli orbitali f si procede in questo modo:
si riempiono dapprima gli orbitali s e p successivi, poi si torna
indietro e si riempie l’orbitale f.
