Chimica - la tavola periodica

Configurazione elettronica

La prima configurazione elettronica fu fatta da Mendeleev, che aveva proposto una tavola periodica basandosi sui soli aspetti fisici degli elementi; questa tabella era molto simile all'attuale. La configurazione elettronica consiste nel posizionamento degli elettroni secondo le regole dell'Aufbau, così da capire quale sia l'orientamento e la posizione degli elettroni attorno al nucleo.

Principio d'esclusione di Pauli

• Un orbitale può contenere al massimo due elettroni; questi elettroni devono avere spin opposto => ruotano su se stessi uno opposto all'altro.
• Elettroni appaiati con spin opposto creeranno un campo magnetico nullo nell'orbitale.
• Elettroni spaiati creeranno campi magnetici.

Regole dell'Aufbau

In un atomo allo stato fondamentale:

• L'elettrone occupa l'orbitale a più bassa energia disponibile.
• Principio di Pauli: massimo 2 elettroni con spin antiparallelo.
• Principio di Hund: il riempimento di un orbitale degenere (stessa energia) si ha solo se gli altri orbitali degeneri sono già occupati da un elettrone => condizione energetica favorevole per l'atomo.

Energie dei sottolivelli

Nell'idrogeno l'energia che può acquistare l'elettrone dipende solo dal numero quantico principale. La presenza di sottolivelli energetici è determinata dal fatto che ci siano più elettroni. La carica nucleare effettiva tiene conto degli effetti di schermatura e di repulsione tra gli elettroni: se c'è un solo elettrone (idrogeno) non ci possono essere né fenomeni di repulsione, né fenomeni di schermatura. Gli orbitali s penetrano più vicino al nucleo e schermano di più (meno energia), quelli p penetrano meno e sono più lontani (energia maggiore): questo perché, in corrispondenza del nucleo, gli orbitali s sono omogenei, mentre i p presentano dei nodi.

Configurazioni elettroniche

• 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d per Z < 21
• 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 3d < 4s < 4p < 5s < 4d per Z > 21

Esistono delle eccezioni che non seguono queste procedure, l'80% segue queste regole:

• Il Cromo Z=24 => 3d⁵, 4s¹ (hanno un livello energetico molto simile).
• Il Rame Z=29 => 3d¹⁰, 4s¹ (hanno un livello energetico molto simile).

Modi di rappresentazione

• Spettroscopico: 1s², 2s²p⁶, 3s²p⁶, 4s²
• Gas nobili + orbitale esterno: (Ar) 4s²

La configurazione elettronica determina la posizione di un elemento nella tavola periodica.

Tavola periodica

Blocchi: porzioni della tavola in cui gli elementi hanno gli elettroni di valenza posizionati.