Atomi polielettronici Appena ci sono due elettroni nell’hamiltoniano, accanto alle energie potenziali attrattive fra il nucleo e ciascun elettrone, nasce un termine di energia potenziale repulsiva fra elettroni. E’ comodo visualizzare ciò come effetto schermo. Esso causa parziale rimozione della degenerazione degli orbitali: l’energia dipende anche dal numero quantico l

Lo spin elettronico e il quarto numero quantico

Osservazioni spettrali (nel visibile) a conferma della separazione (splitting) dei livelli energetici negli atomi polielettronici Il fatto che le righe spettrali di He sono più numerose di quelle di H indica che un atomo di He ha disponibile un maggior numero di energie orbitaliche. Questa osservazione è compatibile con la separazione (splitting) dei livelli energetici in sottolivelli negli atomi polielettronici (con più di un elettrone).

Energie degli orbitali degli atomi al crescere di Z

Schema di riempimento degli orbitali

La relazione tra riempimento degli orbitali e tavola periodica Se “leggiamo” i periodi come le parole di una pagina stampata, gli elementi sono disposti in blocchi di sottolivelli che si presentano in ordine di energia crescente. Questa forma della tavola periodica mostra i blocchi di sottolivelli. (I blocchi f si inseriscono tra il primo e il secondo elemento dei blocchi d nei Periodi 6 e 7). Inserto: una versione semplice dell’ordine dei sottolivelli.

Definizione di raggio metallico e di raggio covalente A. Il raggio metallico è la metà della distanza tra i nuclei di atomi adiacenti in un cristallo dell'elemento, come è mostrato qui nel caso dell’alluminio. B. Il raggio covalente è la metà della distanza tra nuclei legati in una molecola dell’elemento, come è mostrato qui nel caso del cloro. In effetti, è la metà della lunghezza di legame. C. In un composto covalente, la lunghezza di legame e i raggi covalenti noti sono usati per determinare gli altri raggi. In questo caso, la lunghezza di legame C—Cl (177 pm) e il raggio covalente di Cl (100 pm) sono usati per trovare un valore per il raggio covalente di C (177- pm - 100 pm = 77 pm).

I raggi atomici degli elementi dei gruppi principali

Periodicità del raggio atomico Un diagramma del raggio atomico in funzione del numero atomico per gli elementi nei Periodi 1 6 mostra una variazione periodica: il raggio generalmente diminuisce lungo un periodo fino al gas nobile [Gruppo 8A(18); violetto] e poi aumenta bruscamente fino al metallo alcalino successivo [Gruppo 1A(1); marrone]. Negli elementi di transizione si osservano deviazioni dalla diminuzione generale.

Raggi atomici e raggi ionici (pm)

Periodicità dell'energia di prima ionizzazione (Ei1) Un diagramma di Ei1 in funzione del numero atomico per gli elementi dei Periodi 16 presenta un andamento periodico: i valori più bassi si osservano per i metalli alcalini (marrone) e i valori più alti per i gas nobili (violetto). Questa tendenza nell'energia di prima ionizzazione è l’inverso di quella nel raggio atomico (vedi Figura 8.16).

Affinità elettroniche degli elementi dei gruppi principali Sono mostrate le affinità elettroniche [in kilojoule per mole (kJ/mol)] degli elementi dei gruppi principali. I valori negativi indicano che viene rilasciata energia quando si forma l'anione. I valori positivi, che si osservano nei Gruppi 2A(2) e 8A(18), indicano che viene assorbita energia per formare l'anione; in realtà, questi anioni sono instabili e i valori sono solo stimati.

Andamenti periodici di E1 E2 e AE

Andamento delle energie di ionizzazione successive

Tendenze delle tre proprietà atomiche Le tendenze periodiche sono rappresentate come gradazioni della sfumatura in tavole periodiche in miniatura, con frecce che indicano il verso dell’aumento generale in un gruppo o in un periodo. [Per l’affinità elettronica, il Gruppo 8A(18) non è rappresentato, e le frecce tratteggiate implicano le numerose eccezioni alle tendenze attese].

Proprietà periodiche: affinità elettronica A + e-→ A- (A-→A + e-) EA=E(A)-E(A-)

Proprietà periodiche: elettronegatività (Pauling, 1931)