Concetti Chiave
- Gli orbitali sono suddivisi in quattro tipi principali: s, p, d, e f, ognuno con una forma caratteristica e specifica disposizione nello spazio.
- I livelli energetici determinano la disposizione degli orbitali, con il primo livello contenente solo un orbitale s, e livelli successivi che includono orbitali p, d, e f.
- La configurazione elettronica di un elemento si ottiene indicando i livelli energetici, i sottolivelli e il numero di elettroni in ciascun orbitale.
- Il principio di esclusione di Pauli stabilisce che ogni orbitale può contenere al massimo due elettroni con spin opposti.
- L'ibridazione degli orbitali si verifica quando gli elettroni più esterni si dispongono tra orbitali s e p, formando configurazioni sp, sp2, e sp3.
Indice
Livelli energetici: analisi dei livelli energetici in base alla forma
Tutti i livelli energetici presentano fasce secondarie, in cui vi sono orbitali che si indicano con le lettere s, p, d, f. Hanno tutti forma diversa per motivi di spazio. Analizziamo gli orbitali con maggiore precisione:- Nel primo livello c’è un solo orbitale di forma sferica. Si indica con la lettera s;
- Nel secondo livello si trova un orbitale sferico e tre orbitali p. Questi ultimi sono formati da due lobi, orientati rispetto a tre assi cartesiani. Perciò sono indicati con px, py e pz.
- Nel terzo livello ci sono cinque orbitali di tipo d. Questi ultimi presentano quattro lobi. A questi cinque orbitali si aggiungono un orbitale s e tre orbitali p.
- Nel quarto livello ci sono sette orbitali di tipo f, che presentano otto lobi. Oltre a questi ci sono un orbitale s, tre orbitali p e cinque orbitali d.
Per rappresentare in forma schematica un orbitale singolo, si indica prima il livello energetico, che corrisponde al numero quantico n, poi il sottolivello s, p, d, f al quale appartiene e infine il numero di elettroni contenuti nell’orbitale con un numero all’apice. 
Esprimendo tutti gli orbitali di un elemento si ottiene la sua configurazione elettronica..
Principi di distribuzione degli elettroni sugli orbitali: la legge di esclusione di Pauli
La distribuzione degli elettroni negli orbitali è regolata da tre principi:- Il Principio di esclusione di Pauli, secondo il quale ogni orbitale può contenere al massimo due elettroni;
- Gli elettroni hanno la tendenza ad occupare altri orbitali, a condizione che richiedano minore energia;
- Gli elettroni si dispongono il più lontano possibile l’uno dall’altro.
Inoltre, ogni singolo orbitale contiene un massimo di due elettroni i quali si differenziano per un fattore di spin (che assume solo i valori
- sp: due orbitali ibridi allineati lungo l'asse dell'orbitale p originario che puntano in direzioni opposte, quindi con un angolo di 180° fra loro;
- sp2: tre orbitali ibridi che giacciono sul piano formato dai due orbitali p di partenza e puntano ai tre vertici di un triangolo equilatero, quindi con un angolo di 120° fra loro;
- sp3: quattro orbitali ibridi che puntano ai quattro vertici di un tetraedro.
Domande da interrogazione
- Quali sono le forme degli orbitali nei diversi livelli energetici?
- Come si rappresenta la configurazione elettronica di un elemento?
- Quali sono i principi che regolano la distribuzione degli elettroni sugli orbitali?
- Che cos'è l'ibridazione degli orbitali e quali tipi esistono?
Gli orbitali nei livelli energetici hanno forme diverse: il primo livello ha un orbitale sferico (s), il secondo ha un orbitale sferico e tre orbitali p con due lobi, il terzo ha cinque orbitali d con quattro lobi, e il quarto ha sette orbitali f con otto lobi, oltre agli orbitali s, p e d.
La configurazione elettronica di un elemento si rappresenta indicando il livello energetico (numero quantico n), il sottolivello (s, p, d, f) e il numero di elettroni contenuti nell'orbitale con un numero all'apice.
La distribuzione degli elettroni sugli orbitali è regolata da tre principi: il Principio di esclusione di Pauli (massimo due elettroni per orbitale), la tendenza degli elettroni a occupare orbitali a minore energia, e la disposizione degli elettroni il più lontano possibile l'uno dall'altro.
L'ibridazione degli orbitali avviene quando gli elettroni più esterni "saltano" tra posizioni prescritte, formando orbitali ibridi. Esistono tre tipi di ibridazione: sp (due orbitali allineati con un angolo di 180°), sp2 (tre orbitali su un piano con un angolo di 120°), e sp3 (quattro orbitali a forma di tetraedro).
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