Concetti Chiave
- Il modello atomico a strati introduce sottolivelli energetici distinti dalle lettere s, p, d e f, ognuno con un diverso numero massimo di elettroni.
- I numeri quantici, principali per la descrizione degli orbitali atomici, includono il principale, il secondario e il magnetico, ciascuno con specifiche funzioni.
- Il numero quantico secondario determina i tipi e le forme degli orbitali esistenti in un livello energetico principale, con forme diverse come sferica e bilobata.
- La sequenza di riempimento degli orbitali segue un ordine energetico crescente, influenzando la periodicità delle proprietà elettroniche degli elementi.
- L'elettronegatività unisce l'energia di ionizzazione e l'affinità elettronica in una sola proprietà, essenziale per interpretare la tavola periodica.
Indice
Il modello atomico a strati
Bohr suddivise i livelli di energia in sottolivelli, contraddistinti con le lettere s (che contiene al massimo 2 elettroni), p (con massimo 6 elettroni), d (con massimo 10 elettroni) e f (con massimo 14 elettroni). La formula che determina il numero massimo di elettroni che un livello principale di energia può contenere è: 2n^2 (dove n è il numero del livello). Per i livelli più bassi le differenze di energia sono più grandi rispetto che ai livelli superiori.Confutazione del modello di Bohr
A dimostrazione che i principi della fisica classica non possono essere applicati a sistemi tanto piccoli, furono De Broglie e, successivamente, Heisenberg, che attribuirono all'elettrone una natura ondulatoria e corpuscolare.I numeri quantici e le proprietà periodiche
I numeri quantici sono 3 (principale n, secondario l, magnetico m) e a ciascuna terna corrisponde una funzione d'onda a cui viene dato il nome di orbitale. Dal numero quantico principale dipendono la dimensione dell'orbitale e il numero massimo di elettroni contenuti nel livello.Il numero quantico secondario
Il numero quantico secondario indica quanti tipi di orbitale possono esistere in un livello principale (valori compresi tra 0 e n-1). Gli orbitali hanno gli stessi nomi dei sottolivelli e forme diverse tra loro.• Gli orbitali s hanno forma sferica e il loro volume aumenta all'aumentare di n.
• Gli orbitali p hanno forma bilobata. Gli orbitali d hanno forma tetralobata.
• Gli orbitali f hanno forma molto complessa.
Il numero quantico magnetico
Il numero quantico magnetico indica quanti orbitali possono essere individuati in un sottolivello e la loro direzione.• Per l = 1 → m può assumere 3 valori: -1, 0, +1.
• Per l = 2 → m può assumere 5 valori: -2, -1, 0, +1, +2.
• Per l = 3 → m può assumere 7 valori: -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3.
Sono detti degeneri gli orbitali appartenenti a uno stesso sottolivello e con la stessa energia.
Il numero quantico di spin
Il numero quantico di spin riguarda la natura intrinseca dell'elettrone e se gli altri numeri quantici sono uguali può avere solo 2 valori: +1/2 e -1/2. Inoltre, secondo il principio di esclusione di Pauli: due elettroni possono coesistere in uno stesso orbitale solo se dotati di spin opposti.
La sequenza di riempimento
Gli orbitali vengono rappresentati con dei quadratini:• un orbitale vuoto viene rappresentato con un quadratino vuoto
• un orbitale con un elettrone viene rappresentato con una freccia ↑ all'interno di un quadrato
• un orbitale con 2 elettroni viene rappresentato con due frecce ↑↓
L'ordine di riempimento va dall'orbitale con meno energia a quello a più energia e le strutture elettroniche esterne degli elementi si ripetono periodicamente ogni volta che si conclude il riempimento di un livello.
La periodicità delle proprietà degli elementi
Il volume e il raggio atomico aumentano lungo il gruppo, procedendo dall'alto verso il basso, e diminuiscono lungo il periodo da sinistra verso destra. L'energia di ionizzazione è l'energia richiesta per estrarre l'elettrone più esterno da quell'atomo allo stato gassoso. L'energia di ionizzazione aumenta lungo il periodo e diminuisce lungo un gruppo. L'affinità elettronica è la quantità di energia rilasciata quando un atomo neutro acquista un elettrone e diminuisce lungo un gruppo, mentre aumenta lungo un periodo.
L'elettronegatività
Per facilitare la lettura della tavola periodica, l'energia di ionizzazione e l'affinità elettronica sono state unite insieme in un'unica proprietà detta elettronegatività.Domande da interrogazione
- Qual è la principale critica al modello atomico di Bohr?
- Come sono suddivisi i livelli di energia nel modello atomico a strati?
- Quali sono i numeri quantici e cosa rappresentano?
- Cosa indica il numero quantico magnetico?
- Come si determina l'elettronegatività di un elemento?
Il modello di Bohr è stato confutato perché i principi della fisica classica non si applicano a sistemi così piccoli. De Broglie e Heisenberg hanno dimostrato che l'elettrone ha una natura ondulatoria e corpuscolare.
I livelli di energia sono suddivisi in sottolivelli contraddistinti dalle lettere s, p, d, e f, che possono contenere rispettivamente un massimo di 2, 6, 10 e 14 elettroni.
I numeri quantici sono tre: principale (n), secondario (l) e magnetico (m). Essi determinano la dimensione, la forma e la direzione degli orbitali, e quindi le proprietà periodiche degli elementi.
Il numero quantico magnetico indica quanti orbitali possono essere individuati in un sottolivello e la loro direzione, con valori che variano in base al numero quantico secondario l.
L'elettronegatività è una proprietà che combina l'energia di ionizzazione e l'affinità elettronica, facilitando la lettura delle proprietà periodiche degli elementi nella tavola periodica.
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