Concetti Chiave
- Gli orbitali di uno stesso numero quantico principale n appartengono allo stesso strato energetico, con denominazioni specifiche come K, L, M a seconda del valore di n.
- Gli orbitali con lo stesso numero quantico secondario l formano un sottolivello, classificati come orbitali s, p, d e f in base ai valori di l da 0 a 3.
- Nel primo livello energetico (n=1), è presente solo l'orbitale s, con capacità di ospitare due elettroni.
- Il secondo livello (n=2) include orbitali s e p, con una capacità totale di otto elettroni, mentre il terzo livello (n=3) aggiunge gli orbitali d per ospitare fino a 18 elettroni.
- L'energia degli orbitali dipende principalmente dal numero quantico principale n e dal numero quantico secondario l, con un ordine di energia crescente specifico.
Gli orbitali di un atomo aventi lo stesso numero quantico principale n appartengono allo stesso strato o stesso livello energetico:
- lo strato n = 1 viene chiamato anche strato K;
- lo strato n = 2 viene chiamato anche strato L;
- lo strato n = 3 viene chiamato anche strato M.
Gli orbitali con lo stesso numero quantico secondario l appartengono allo stesso sottostrato o sottolivello:
- gli orbitali con l = 0 vengono chiamati orbitali s ;
- gli orbitali con l = 1 vengono chiamati orbitali p;
- gli orbitali con l = 2 vengono chiamati orbitali d ;
- gli orbitali con l = 3 vengono chiamati orbitali f .
Gli orbitali appartenenti allo stesso sottolivello sono definiti degeneri.
Nel primo livello di energia n = 1, l può assumere solo ed esclusivamente il valore 0.
Questo significa che avremo un solo tipo di orbitale, ossia l'orbitale s (indicato come 1s), di forma sferica. Questo livello può ospitare solo due elettroni.
Nel secondo livello di energia n = 2, l può assumere i valori 0 e 1. Quindi, i possibili tipi di orbitali sono s e p. In particolare, troviamo l'orbitale 2s e, ad un livello energetico leggermente superiore, troviamo i tre orbitali 2p, contraddistinti dai valori che assume m (il numero quantico magnetico che indica l'orientazione di un orbitale): -1, 0, +1. In questo livello possono stare otto elettroni.
Nel terzo livello di energia n = 3, l può assumere i valori 0, 1 e 2. Avremo quindi gli orbitali s, p e d. Oltre all'orbitale 3s e ai tre orbitali 3p, ad energia leggermente più elevata avremo i cinque orbitali d le cui orientazioni sono date dai seguenti valori di m: -2, -1, 0, +1, +2. Questo livello energetico può ospitare 18 elettroni.
Nel quarto livello di energia n = 4, l assume i valori 0, 1, 2 e 3 e quindi avremo orbitali s, p, d ed f. In particolare avremo l'orbitale 4s, i tre orbitali 4p, i cinque orbitali 4d e i sette orbitali 4f, questi ultimi con valori di m pari a -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. Questo livello può ospitare 32 elettroni.
Nonostante nell'ambito dello stesso livello energetico i sottolivelli abbiano energia crescente, non sempre un orbitale di un dato livello ha una energia più bassa di tutti gli orbitali del livello superiore. L'energia di un orbitale dipende in prima istanza dal numero quantico principale n e, a parità di n, l'energia degli orbitali aumenta all'aumentare di l. L'ordine di energia crescente sarà dunque: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p..
(Le immagini sono tratte da Wikipedia)
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Domande da interrogazione
- Qual è la relazione tra il numero quantico principale n e i livelli energetici di un atomo?
- Come sono classificati gli orbitali in base al numero quantico secondario l?
- Quanti elettroni possono essere ospitati nel secondo livello energetico n = 2?
- Qual è l'ordine di energia crescente degli orbitali fino al quarto livello energetico?
- Quali valori può assumere il numero quantico magnetico m per gli orbitali d nel terzo livello energetico?
Gli orbitali di un atomo con lo stesso numero quantico principale n appartengono allo stesso strato o livello energetico, come indicato dai nomi K, L, M per n = 1, 2, 3 rispettivamente.
Gli orbitali con lo stesso numero quantico secondario l appartengono allo stesso sottostrato o sottolivello e sono chiamati orbitali s, p, d, f per l = 0, 1, 2, 3 rispettivamente.
Nel secondo livello energetico n = 2, possono essere ospitati otto elettroni, distribuiti tra gli orbitali 2s e 2p.
L'ordine di energia crescente degli orbitali è: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p.
Nel terzo livello energetico, gli orbitali d possono avere orientazioni date dai valori di m: -2, -1, 0, +1, +2.
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