Periodicità

Periodicità e atomi polielettronici

Equazione di Schrödinger e atomi polielettronici

La risoluzione ESATTA dell’equazione di Schrödinger non è possibile per atomi polielettronici. Si usano metodi di calcolo approssimati che danno funzioni d’onda analoghe a quelle dell’atomo di idrogeno. La differenza principale è che per uno stesso numero quantico n l’energia degli orbitali varia leggermente perché dipende anche dal numero quantico secondario l.

Descrizione del comportamento degli elettroni

L’elettrone è un piccolo magnete. Quando è posto in un campo magnetico si orienta parallelamente o antiparallelamente al campo stesso. Per descrivere completamente il comportamento di un elettrone in un atomo è necessaria una quaterna di numeri quantici: n, l, m, ml, s.

Configurazioni elettroniche e principi

Stato fondamentale degli elementi

Abbiamo gli orbitali e il loro ordine di energia. Come si riempiono di elettroni? Secondo le seguenti regole:

• Gli elettroni sono inseriti uno a uno partendo dall’orbitale a più bassa energia (1s) e poi salendo.
• Principio di esclusione di Pauli: ogni orbitale contiene al massimo due elettroni, i quali sono caratterizzati da n, l, ml uguali, ma da diverso numero quantico di spin ms, i cui valori sono +1⁄2 o -1⁄2. Lo spin si indica con freccia in alto o in basso.

Tavola delle configurazioni elettroniche

Per l’He, il guscio con n=1 è completo. L’elio è un gas nobile.

Principio dell’Aufbau (“costruzione”)

• L’orbitale 1s è già completo (1s² contiene 2 elettroni), quindi il terzo elettrone del Li occuperà il successivo, ossia il 2s.
• Dato che la configurazione elettroni 1s² coincide con quella relativa all’atomo di He, generalmente non si indica esplicitamente come 1s² ma come [He], a cui viene fatta seguire l’occupazione dell’orbitale seguente.
• Il quarto elettrone del Be occuperà sempre l’orbitale 2s, ma con spin antiparallelo rispetto a quello del terzo elettrone (principio di Pauli).
• L’orbitale 2s è ora completo (2s²).
• Dato che l’orbitale 2s è già completo (2s²), il quinto elettrone del B occuperà uno degli orbitali 2p.

Regola di Hund

Dove si mette il sesto elettrone del C? Regola di Hund: Gli orbitali degeneri vengono prima singolarmente occupati da elettroni con spin parallelo e solo successivamente da altri elettroni che si accoppiano con i precedenti.