Concetti Chiave
- La luce e gli elettroni possono essere descritti sia come onde che come particelle, introducendo il concetto di probabilità nel loro comportamento.
- La teoria quantistica e il principio di indeterminazione di Heisenberg stabiliscono che non è possibile conoscere simultaneamente la velocità e la posizione di un elettrone.
- Il concetto di orbitale sostituisce quello di orbita, definendo una regione tridimensionale di probabilità in cui un elettrone può essere trovato.
- Gli orbitali sono descritti da numeri quantici e variano in forma e orientazione: orbitale s (l=0), p (l=1), d (l=2), e f (l=3).
- Allontanandosi dal nucleo, la probabilità di trovare un elettrone aumenta fino a un punto massimo, per poi diminuire, secondo la probabilità radiale.
Come la luce può essere considerata un’onda elettromagnetica oppure una particella, così ad ogni elettrone può essere associata un’onda circolare. Questo mette in dubbio la teoria delle orbite, entra quindi in gioco il concetto di probabilità. Secondo la teoria quantistica, l’elettrone si muove nelle orbite come sui binari di un treno, è quindi possibile conoscerne la velocità e la posizione. La teoria ondulatoria invece prevede che non si possano conoscere simultaneamente la velocità e la posizione dell’elettrone, così come esplicitato da Heisemberg con il principio di indeterminazione.
Quindi, l’elettrone, essendo anche un’onda, può e non può passare per un punto fisso. È quindi solo possibile calcolare la probabilità di trovare l’elettrone in un determinato punto. Non si può allora più parlare di orbita, ma di orbitale.
Allontanandosi dal nucleo aumenta il volume totale e la probabilità di trovare l’elettrone aumenta, per poi diminuire. Quindi la probabilità radiale, ossia la probabilità di trovare l’elettrone a una certa distanza, prima aumenta e poi diminuisce e la massima probabilità è in corrispondenza del valore stabilito da Bohr.
L’orbitale in altri termini è una nube elettronica tridimensionale in cui vi è una certa probabilità di trovare l’elettrone. All’orbitale si attribuiscono anche i numeri quantici: se l=0 si parla di orbitale sferico unico s, se l=1 vi sono 3 orbitali p che differiscono per il numero quantico m, ognuno di questi orbitali è infatti orientato lungo un asse differente. Gli orbitali p presentano poi un piano nodale, che divide i lobi e attraversa il nucleo, e quindi non raggiunge mai il nucleo, a differenza degli orbitali s. Se l=2 l’orbitale vi sono 5 orbitali d, per l=3 vi sono 7 orbitali f.
Inoltre è possibile che gli orbitali si compenetrino perché l’atomo è quasi vuoto e quindi non c’è probabilità si scontrino gli elettroni contenuti negli orbitali.
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza tra la teoria quantistica e la teoria ondulatoria riguardo al movimento degli elettroni?
- Cosa rappresenta un orbitale e come si differenzia da un'orbita?
- Come varia la probabilità radiale di trovare un elettrone allontanandosi dal nucleo?
La teoria quantistica suggerisce che l'elettrone si muove in orbite come sui binari di un treno, permettendo di conoscerne velocità e posizione. La teoria ondulatoria, invece, afferma che non si possono conoscere simultaneamente velocità e posizione, come indicato dal principio di indeterminazione di Heisenberg.
Un orbitale è una nube elettronica tridimensionale che indica la probabilità di trovare un elettrone in un determinato punto, a differenza di un'orbita che implica un percorso definito. Gli orbitali sono descritti da numeri quantici e possono avere forme diverse, come sferiche o con lobi.
La probabilità radiale aumenta allontanandosi dal nucleo fino a un certo punto, per poi diminuire. La massima probabilità si trova in corrispondenza del valore stabilito da Bohr.
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