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Struttura atomica 5 1 LICEO SCIENTIFICO STATALE LEONARDO da VINCI di FIRENZE CORSO SPERIMENTALE F DOCENTE Prof. Enrico Campolmi STRUTTURA ATOMICA 5.

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1 Struttura atomica 5 1 LICEO SCIENTIFICO STATALE LEONARDO da VINCI di FIRENZE CORSO SPERIMENTALE F DOCENTE Prof. Enrico Campolmi STRUTTURA ATOMICA 5

2 Struttura atomica 5 2 LORBITALE (1926) E. Schrödinger (1887 – 1961) Il fisico austriaco Erwin Schrödinger, basandosi sugli studi di de Broglie, elabora una funzione matematica con cui si può calcolare la probabilità di trovare un elettrone di energia nota in una certa regione di spazio intorno al nucleo Dal modello deterministico, ove si riteneva possibile conoscere con dettaglio il moto dellelettrone in ogni momento, in base alla conoscenza delle forze fisiche che lo determinano, ad un modello probabilistico, basato sulla probabilità di trovare lelettrone in un dato volume di spazio intorno al nucleo I lavori di Schrödinger ed Heisemberg, segnano il definitivo superamento della meccanica classica riguarda la descrizione del mondo atomico. La nuova fisica che prenderà il suo posto, verrà chiamata meccanica quantistica.

3 Struttura atomica 5 3 Il moto dellelettrone è incessante e casuale e disegna intorno al nucleo una nube di densità elettronica, ove lintensità del colore segna la probabilità di incontrare lelettrone Orbitale: regione di spazio nella quale un certo elettrone trascorre il 90% del proprio tempo Le caratteristiche degli orbitali sono definite da tre numeri, chiamati numeri quantici Numero quantico principale n Può assumere tutti i valori interi compresi tra 1 e 7 2° livello nucleo 1° livello 3° livello Da indicazioni sulle dimensioni e lenergia degli orbitali Gli orbitali sono raccolti in livelli energetici

4 Struttura atomica 5 4 Numero quantico secondario l Varia al variare di n, assumendo tutti i valori interi compresi tra 0 e n -1 Da indicazioni sulla forma degli orbitali l = 0 orbitali sferici (s) l = 1 orbitali a farfalla (p) l = 2 orbitali di forma complessa (d) l = 3 orbitali di forma complessa (f) Orbitale s Orbitale p

5 Struttura atomica 5 5 Numero quantico magnetico m Varia al variare di l, assumendo tutti i valori interi compresi tra – l …0 e…+ l Da indicazioni sullorientamento ed il numero degli orbitali di una data forma (per ogni orientamento deve esserci un orbitale) Numero quantico di spin m s Assume solo due valori: + ½ e – ½ E riferito allelettrone, non agli orbitali, ed indica il suo senso di rotazione su se stesso. Principio di esclusione di Pauli In ogni orbitale possono stare al massimo due elettroni che debbono avere spin opposto W. Pauli

6 Struttura atomica 5 6 Quadro riassuntivo sui numeri quantici Nome Simbolo Valori Significato Principale n 1…..7 Dimensioni ed energia dellorbitale Angolare l 0….n-1 Forma dellorbitale Magnetico m - l …0…+ l Orientamento e numero degli orbitali Spin msms + ½; – ½ Senso di rotazione dellelettrone 1° livello energetico n = 1 n = 1 l = 0 m = 0 Un orbitale sferico 1S21S2 Numero di elettroni presenti nellorbitale Tipo di orbitale Livello energetico

7 Struttura atomica 5 7 2° livello energetico n = 2 n = 2 l = 0 m = 0 Un orbitale sferico 2S l = 1 m = 0 Tre orbitali a farfalla m = 1 m = -1 2P 6 Regola di Hund Avendo a disposizione orbitali con la stessa energia, di cui qualcuno semiriempito e qualcuno vuoto, un elettrone va ad occupare uno di quelli vuoti, disponendosi con spin parallelo a quello dellelettrone o degli elettroni già presenti 1 2

8 Struttura atomica 5 8 3° livello energetico n = 3 n = 3 l = 0 m = 0 Un orbitale sferico l = 1 m = 0 Tre orbitali a farfalla m = 1 m = -1 3P 6 3S 2 l = 2 m = 0 cinque orbitali d m = 1 m = -1 m = -2 m = 2 3d 10

9 Struttura atomica 5 9 4° livello energetico n = 4 n = 4 l = 0 m = 0 Un orbitale sferico l = 1 m = 0 Tre orbitali a farfalla m = 1 m = -1 4P 6 4S 2 l = 2 m = 0 cinque orbitali d m = 1 m = -1 m = -2 m = 2 4d 10 l = 3 m = 0 sette orbitali f m = 1 m = -1 m = -2 m = 2 4f 14 m = -3 m = 3

10 Struttura atomica 5 10 Orbitali d

11 Struttura atomica 5 11 Quadro riassuntivo sui livelli energetici e sugli orbitali Livello energeticon l mTipoN°nome Primo100S11S Secondo2 00S12S 1-1,0,+1p32p Terzo3 00S13S 1-2,-1,0,+1,2p33p 2-1,0,+1d53d Quarto4 00S14S 1-1,0,+1p34p -2,-1,0,+1,2d54d -3,-2,-1,0,+1,2,3f74f

12 Struttura atomica 5 12 IL RIEMPIMENTO DEGLI ORBITALI Inizia dagli orbitali più vicini al nucleo, che sono anche quelli con minore energia Deve rispettare il principio di Pauli e la regola di Hund Entro uno stesso livello energetico si riempiono prima gli orbitali con l minore Tuttavia da un certo punto in poi le cose si complicano…… 1S, 2S, 2P, 3S, 3P, 4S, 3d; 4P, 5S, 4d, 5P, 6S, 4f, 5d, 6P, 7S, 5f, 6d

13 Struttura atomica 5 13 LA CONFIGURAZIONE ELETTRONICA ovvero il modo in cui gli elettroni si dispongono negli orbitali La configurazione elettronica di un atomo si ottiene facendone il riempimento col numero di elettroni che gli competono in base al numero atomico Ogni atomo si caratterizza per il proprio numero atomico Z (numero dei protoni e degli elettroni) Configurazione elettronica esterna: configurazione dellultimo livello energetico (il più esterno) Configurazione elettronica interna: configurazione dei livelli energetici che stanno sotto allultimo livello (più allinterno di questo) La configurazione elettronica esterna è molto più importante di quella interna, perché gli atomi interagiscono tra di loro solo attraverso gli elettroni più esterni Dalla configurazione elettronica esterna di un atomo dipende il suo comportamento chimico: con chi reagisce, come reagisce, quali composti forma

14 Struttura atomica 5 14 Nome Simbolo ZConfigurazione elettronica 1° livello energetico Idrogeno H 11S 1 Elio He 21S 2 2° livello energetico Litio Li 31S 2 2S 1 Berillio Be 41S 2 2S 2 Boro B 51S 2 2S 2 2p 1 Carbonio C 61S 2 2S 2 2p 2 Azoto N 71S 2 2S 2 2p 3 Ossigeno O 81S 2 2S 2 2p 4 Fluoro F 91S 2 2S 2 2p 5 Neon Ne 101S 2 2S 2 2p 6

15 Struttura atomica 5 15 I SIMBOLI DEGLI ELEMENTI Ogni sostanza elementare, o elemento, viene rappresentato con un simbolo di valenza universale H F Zn C Cl Fe Le lettere corrispondono alle iniziali del nome dell'elemento in greco o in latino elementoSimbolonome SodioNaNatrium PotassioKKalium AntimonioSbStibium RameCuCuprum OroAuAurum MercurioHgHydrargyrum AzotoNNitrogenum ZolfoSSulfur FosforoPPhosphorus Vedi tabella pag. 23 e 24 LE FORMULE DEI COMPOSTI OH2H2 SCuO4O4 Anche le formule dei composti hanno valenza universale O

16 Struttura atomica 5 16


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