Struttura atomica

Diagramma dei livelli di energia per l'atomo di idrogeno

Modello meccanico-ondulatorio

Dualismo onda- particella (L. de Broglie)

E = hν

E = mc²

E = hν = mc²

νpoiché = c/λ

mc = hc/λ²

quindi: h = hλ = mc = mv

Un moderno microscopico elettronico.

Dal volume: Whitten "Chimica Generale" Piccin Nuova Libraria S.p.A.

Globuli rossi umani.

Dal volume: Whitten "Chimica Generale" Piccin Nuova Libraria S.p.A.

Principio di indeterminazione

h∆x ∆p ≥ 4π

FIGURA 9-17 Onde stazionarie in una corda λ=L/n

Piccin Nuova Libraria S.p.A.

FIGURA 9-18 L'elettrone come onda materiale

2πr = nλ

n h² 2E =c 8mL²

Equazione di Schrödinger

ψ ψψ∂ ∂∂² 22h²- Vψ+ ++ = E∂x ∂z∂y² 28π m²

E' stata risolta solo per sistemi ad un elettrone come l'atomo diidrogeno e gli ioni He e Li .+

La risoluzione per sistemi più complessi richiede delle

approssimazioni. Le soluzioni dell'equazione di Schrödinger per l'atomo di idrogeno ψ sono le funzioni d'onda. Esse descrivono i vari stati disponibili per l'elettrone.

ψ FUNZIONI D'ONDA ψ

Una funzione d'onda è una funzione matematica che contiene informazioni dettagliate sul comportamento di un elettrone inteso come un'onda. Tra le infinite funzioni d'onda che sono le soluzioni dell'equazione di Schrödinger:

1. soltanto alcune sono accettabili:
   1. esse e le loro derivate prime sono continue, finite e ad un solo valore ψ
2. sono tali che ∫ dτ = 1

Ad ogni funzione d'onda corrisponde un valore d'energia.

Ogni funzione d'onda può essere interpretata soltanto in termini di probabilità.

Il quadrato di ψ è proporzionale alla densità di probabilità dell'elettrone in un dato punto dello spazio.

La regione dello spazio definita dalla prende il

nome di orbitale atomico.

4) Ciascun orbitale è definito in maniera univoca da un insieme di tre numeri

quantici: n, l, m .l 1 JE = -2.178 x 10 -18n n 2

Rappresentazione degli orbitali atomici

ψ( , θ, φ) = ψ ψ ( ) (θ, φ)r (r) (r) (θ,φ) = R r Aradiale angolare

FIGURA 9-21 La relazione tra coordinate sferiche polari e coordinate cartesiane

R (r)A (θ,φ)

(n,l) (l,ml)

Distribuzione della probabilità radiale

a = 53 pm0

Grafico della densità superficiale: probabilità di trovare l’elettrone su

una superficie sferica di raggio r

Figura 5-20 Diagrammi della distribuzione della densità elettronica associata a orbitali s.

Superficie di confine o superficie limite

Superficie della sfera dentro la quale l’elettrone si trova per il 90% del tempo

Atomi polielettronici.

Effetto della penetrazione e schermatura sulle energie degli orbitali

La carica nucleare effettiva o efficace Z effZ è la carica nucleare di

cui effettivamente risente un particolare effelettrone di un atomo polielettronico, a causa della presenza degli altri elettroni Z = Z - S S = costante di schermoeff

Il valore di S è tanto più piccolo quanto più penetranti sono gli elettroni

Gli effetti congiunti di penetrazione e schermatura determinano una differenziazione dei livelli energetici corrispondenti ad orbitali differenti Z^2effE è proporzionale a -n n^2

FIGURA 9-33 Diagramma dell'energia degli orbitali dei primi tre gusci elettronici

Configurazioni elettroniche

Gli elettroni tendono ad occupare gli orbitali disponibili a partire dall'orbitale a minor energia.

In un atomo non possono esistere due elettroni aventi tutti i quattro numeri quantici uguali - Principio di esclusione di Pauli.

Quando due o più elettroni occupano un insieme di orbitali degeneri essi si dispongono in modo da occupare il maggior numero possibile di orbitali e con spin parallelo (Regola di Hund)

FIGURA 9-35

Configurazioni Elettroniche e Tavola Periodica

TABELLA 5-5 I blocchi s, p, d ed f della Tavola Periodica*

5, La struttura degli atomi

Colore verde: sali di bario

Colore blu: sali di rame

Colore giallo: sali di sodio

Luce bianca: ossidazione di Al o Mg

Colore rosso: sali di stronzio