Concetti Chiave
- L'elettrone è associato a un'onda quantizzata, influenzata dalla forza del nucleo, con funzioni d'onda Ψ che descrivono la probabilità di trovare una particella.
- Le funzioni d'onda Ψ includono numeri quantici che definiscono gli stati elettronici, determinando la probabilità e gli stati energetici di un elettrone.
- Il numero quantico principale (n) determina l'energia dell'elettrone e il numero di orbitali, con valori interi positivi.
- Il numero quantico secondario (l) definisce le caratteristiche geometriche dell'orbitale e il sottolivello energetico, variando da 0 a n-1.
- Il principio di esclusione di Pauli stabilisce che due elettroni in un orbitale devono avere spin opposto, limitando gli stati quantici possibili.
Equazioni d’onda e numeri quantici
Al moto dell’elettrone viene fatta corrispondere un onda, il suo moto però è vincolato dalla forza attrattiva del nucleo. Per questo motivo l’onda associata deve essere quantizzata, ossia quando la posizione dei ventri e quella dei nodi rimane inalterata durante tutta la vibrazione.
L’onda generata dall’elettrone, o da qualsiasi particella in movimento, oscilla in tutte e tre le dimensioni. Queste onde possono essere descritte in una funzione matematica nota come equazione d’onda; essa presenta come soluzioni delle funzioni chiamate funzioni d’onda Ψ (psi).
Ψ ² = Fornisce la probabilità che una particella si trovi durante l’intervallo di tempo Δt, in un volume Δv il cui centro ha coordinate x,y,z.
Ψ: La sua funzione d’onda permette di definire i diversi stati in cui si può trovare l’elettrone nell’atomo, nella sua espressione matematica compaiono tre valori interi definiti come numeri quantici.
Numeri quantici
Numero che specifica il valore di una proprietà dell’elettrone e contribuisce a determinare lo stato quantico di esso.
1. Numero quantico principale n:
• Definisce l’energia dell’elettrone
• Può assumere valori interi positivi diversi da 0
• Il numero di orbitali di un certo livello energetico corrisponde a n²
2. Numero quantico secondario l:
• Può assumere valori da 0 a n-1
• Determina le caratteristiche geometriche dell’orbitale definisce il sottolivello energetico a cui appartiene quel certo orbitale
3. Numero quantico magnetico m:
• Definisce le proprietà dell’atomo quando sottoposto a campi\o magnetici\o può andare da +l a –l (siccome ultimo) definisce il numero di orbitali di ciascun sottolivello energetico
NB: in assenza di campi magnetici gli orbitali che si differiscono solamente per il valore di m possiedono la stessa energia.
Numero quantico di spin
• È pari a +1\2 e -1\2
• Indica lo spin dell’elettrone: proprietà intrinseca degli elettroni che si manifesta quando l’elettrone è sottoposto a un campo magnetico disomogeneo e assume solamente due diversi stati energetici
Spin: In inglese significa trottola e infatti l’elettrone è una sfera rotante su se stessa e i due diversi stati energetici dipendono dal verso orario o antiorario della sua rotazione
Principio di esclusione di Pauli
Un orbitale può descrivere lo stato quantico di due soli elettroni; essi devono avere spin opposto ossia antiparallelo.
Domande da interrogazione
- Cosa rappresenta la funzione d'onda Ψ e come si utilizza?
- Quali sono i numeri quantici e quale ruolo svolgono?
- Qual è il principio di esclusione di Pauli e come si applica agli elettroni?
La funzione d'onda Ψ descrive i diversi stati in cui si può trovare l'elettrone nell'atomo e permette di calcolare la probabilità di trovare una particella in un determinato volume e tempo.
I numeri quantici sono valori che specificano le proprietà dell'elettrone e determinano il suo stato quantico. Comprendono il numero quantico principale n, il numero quantico secondario l, il numero quantico magnetico m, e il numero quantico di spin.
Il principio di esclusione di Pauli afferma che un orbitale può descrivere lo stato quantico di due soli elettroni, i quali devono avere spin opposto, ossia antiparallelo.
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