Atomi polielettronici

CONFIGURAZIONI ELETTRONICHE DEGLI ELEMENTI

La disposizione degli elettroni negli orbitali di un atomo neutro al livello minimo di energia

corrisponde alla configurazione elettronica dello stato fondamentale (minor contenuto energetico in

assoluto: dove l’atomo è più stabile)

Per ottenere questa configurazione si devono seguire 3 principi:

1. principio di minima energia

2. principio di esclusione di Pauli

3. regola di Hund o della massima molteplicità

1. PRINCIPIO DI MINIMA ENERGIA

Ogni elettrone occupa l’orbitale disponibile a energia più bassa

2. PRINCIPIO DI ESCLUSIONE DI PAULI

In un atomo non ci possono essere due elettroni caratterizzati dalla stessa quaterna (di valori)

di numeri quantici m

n l

Perciò in un determinato orbitale (caratterizzato da determinati valori di , , e ) possono

l

=+1/2 =−1/2

m m

esistere soltanto due elettroni (uno con e l’altro con )

s s

3. REGOLA DI HUND O DELLA MASSIMA MOLTEPLICITÀ 3

ATOMI POLIELETTRONICI

Quando 2 o più elettroni hanno a disposizione orbitali degeneri essi tendono a occuparne il massimo

numero possibile, disponendosi a spin paralleli

ORDINE DI RIEMPIMENTO DEGLI ORBITALI

Rappresentazione dell’occupazione degli orbitali ¿

nl

l

dove indica s, p, d, f e # indica il numero di elettroni nel sottolivello

Diagramma degli orbitali (casella o cerchio)

spin antiparallelo

CONFIGURAZIONI ELETTRONICHE DEGLI ATOMI 4

ATOMI POLIELETTRONICI 5

ATOMI POLIELETTRONICI 6

ATOMI POLIELETTRONICI

Atomi dello stesso gruppo hanno la stessa configurazione elettronica esterna

PROPRIETÀ MAGNETICHE DEGLI ATOMI 7

ATOMI POLIELETTRONICI

La presenza di elettroni spaiati conferisce proprietà magnetiche agli atomi. Le sostanze che

contengono elettroni spaiati sono leggermente attratte da un campo magnetico e per questo sono

dette paramagnetiche. Viceversa, le sostanze con tutti gli elettroni accoppiati sono debolmente

respinte da un campo magnetico e chiamate quindi diamagnetiche

Diamagnetismo e paramagnetismo sono reazioni deboli, indotte da un campo magnetico esterno; la

magnetizzazione permane solo fino a quando viene mantenuto il campo magnetico esterno

ESERCIZI

1) Indicare quali tra le seguenti quaterne di numeri quantici non descrivono correttamente lo stato di

m m

n l

un elettrone in un tomo (i numeri indicano nell’ordine: , , , )

l s

A. 1, 1, 0, -½

B. 3, 2, -2, ½

C. 4, 0, 0, ½

D. 2, 1, -1, -1

E. 1, 0, 1, -½

F. 4, -1, 1, ½

G. -1, 0, 0, ½

2) Quanti orbitali 2p ci sono in un atomo?

3) Quanti elettroni si possono disporre nel sottolivello 3d?

4) Qual è la migliore configurazione elettronica di Mg

5) Quali sono i possibili numeri quantici per l’ultimo elettrone (il più esterno) di Cl?

6) Scrivere le configurazioni elettroniche dello stato fondamentale degli elementi del gruppo 13

7) Scrivere le configurazioni elettroniche dello stato fondamentale degli elementi del gruppo 16

8) Scrivere le configurazioni elettroniche dello stato fondamentale degli elementi del gruppo 17

9) Scrivere le configurazioni elettroniche dello stato fondamentale degli elementi del gruppo 1 8

ATOMI POLIELETTRONICI

SOLUZIONI

1) Indicare quali tra le seguenti quaterne di numeri quantici non descrivono correttamente lo stato di

m m

n l

un elettrone in un tomo (i numeri indicano nell’ordine: , , , )

l s

H. 1, 1, 0, -½

I. 3, 2, -2, ½ 3d

J. 4, 0, 0, ½ 4s

K. 2, 1, -1, -1 m

L. 1, 0, 1, -½ 1s ( = 0)

l

l

M. 4, -1, 1, ½ non può essere negativo

n

N. -1, 0, 0, ½ non può essere negativo

2) Quanti orbitali 2p ci sono in un atomo? m

n l l

= 1 → 2p se = -1, 0, 1 → 3 orbitali

= 2, = 1 allora l

3) Quanti elettroni si possono disporre nel sottolivello 3d?

m

n l l

= 2 → 3d se = -2, -1, 0, 1, 2 → 5 orbitali che possono

= 3, = 2 allora l

ospitare un tot di 10 e

4) Qual è la migliore configurazione elettronica di Mg → 2 gruppo, 3 periodo

Mg 12 elettroni 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s

2 2 6 2 → 2 + 2 + 6 + 2 = 12 elettroni

1 s 2 s 2 p 3 s 2 2 2 6

abbreviato come [Ne] (perché Ne: )

3 s 1 s 2 s 2 p

5) Quali sono i possibili numeri quantici per l’ultimo elettrone (il più esterno) di Cl?

Cl 17 elettroni 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s

2 2 6 2 5 → 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17 elettroni

1 s 2 s 2 p 3 s 3 p 2 5

abbreviato come [Ne] 3 s 2 p

l’ultimo elettrone è addizionato all’orbitale 3p

m m

n l

= 3 = 1 = -1, 0, 1 = ½ o -½

l s

6) Scrivere le configurazioni elettroniche dello stato fondamentale degli elementi del gruppo 13

7) Scrivere le configurazioni elettroniche dello stato fondamentale degli elementi del gruppo 16

8) Scrivere le configurazioni elettroniche dello stato fondamentale degli elementi del gruppo 17

9) Scrivere le configurazioni elettroniche dello stato fondamentale degli elementi del gruppo 1 9