Concetti Chiave
- L'atomo è descritto da tre numeri quantici interi: n, l e m, che caratterizzano rispettivamente dimensione, forma e orientamento degli orbitali.
- Le soluzioni dell'equazione d'onda si dividono in tre parti: radiale, azimutale e angolare, il cui prodotto forma la funzione d'onda totale.
- Il numero quantico principale n determina la grandezza dell'orbitale, mentre l'azimutale l ne definisce la forma e m l'orientamento nello spazio.
- Gli orbitali sono identificati da stati quantici specifici: s (l=0), p (l=1), d (l=2), ciascuno con proprietà geometriche distintive.
- Un quarto numero quantico, il numero quantico di spin s, indica la rotazione dell'elettrone e può assumere valori di +1/2 o -1/2.
Descrizione dell'atomo tridimensionale
L’atomo è un sistema tridimensionale, e quindi le soluzioni dell’equazione d’onda sono caratterizzate da tre numeri quantici interi: n, l, m.
Nel risolvere l’equazione la dividiamo in tre parti , la parte radiale, la quale soluzione descrive come la funzione d’onda varia con la distanza dal centro dell’atomo, la parte azimutale, la quale soluzione descrive come la funzione varia rispetto alla distanza sopra o sotto l’equatore dell’atomo, la parte angolare, la quale soluzione descrive come la funzione varia con la longitudine est o ovest dell’atomo. La funzione d’onda totale è il prodotto di queste tre funzioni. Queste soluzioni dell’equazione per l’idrogeno vengono detti orbitali.
Nel separare le parti della funzione troviamo la costante n nella parte radiale, la l nella parte radiale-azimutale, e la m nella azimutale-angolare.
Quali sono i numeri quantici e gli orbitali?
Essendo un sistema tridimensionale avremo tre numeri quantici:
Il numero quantico principale che assume valori interi positivi n = 1,2,3,4…..
Il numero quantico azimutale , l, che assume valori tra 0 ed n-1.
Il numero quantico magnetico, m, che assume valori tra –l e +l.
Gli stati quantici con l = 0,1,2,3,4,5…… sono chiamati s,p,d,f,g,h…..queste funzioni sono dette orbitali.
Ciascun orbitale degli stati quantici, corrisponde alla probabilità di trovare l’elettrone nello spazio.
Caratteristiche degli orbitali
Il numero quantico principale n è legato alla grandezza dell’orbitale.
Il numero quantico azimutale l è legato alla forma dell’orbitale ed è anche chiamato numero quantico di forma-orbitale: quelli s (l = 0) sono simmetrici, quelli p (l = 1) si estendono lungo l’asse di un piano, quelli d (l = 2) lungo due direzioni perpendicolari tra loro.
Il numero quantico m descrive l’orientamento dell’orbitale nello spazio, quindi è anche chiamato numero quantico orientazione orbitale.
Numero quantico di spin
Un quarto numero quantico non ancora menzionato è il numero quantico di spin s = +1/2 o –1/2, che indica la possibilità dell’elettrone di ruotare sul proprio asse in due stati di rotazione
Domande da interrogazione
- Quali sono i tre numeri quantici che caratterizzano l'atomo tridimensionale?
- Come si definiscono gli orbitali e quali sono le loro caratteristiche principali?
- Che cos'è il numero quantico di spin e quale ruolo gioca nell'atomo?
I tre numeri quantici che caratterizzano l'atomo tridimensionale sono: il numero quantico principale (n), il numero quantico azimutale (l) e il numero quantico magnetico (m), che descrivono rispettivamente la grandezza, la forma e l'orientamento degli orbitali.
Gli orbitali sono le soluzioni dell'equazione d'onda per l'idrogeno e corrispondono alla probabilità di trovare un elettrone nello spazio. Le loro caratteristiche principali includono la grandezza legata al numero quantico principale n, la forma legata al numero quantico azimutale l e l'orientamento legato al numero quantico magnetico m.
Il numero quantico di spin (s) è un quarto numero quantico che indica la possibilità dell'elettrone di ruotare sul proprio asse in due stati di rotazione (+1/2 o -1/2), influenzando così il comportamento degli elettroni negli orbitali.
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