CONFIGURAZIONE ELETTRONICA

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1 CONFIGURAZIONE ELETTRONICA MODELLO DELL ATOMO DI BHOR La configurazione elettronica è la disposizione degli elettroni intorno al nucleo dell atomo, nei suoi orbitali. Gli orbitali hanno differenti forme e posizioni rispetto al nucleo, e rappresentano l'area in cui si hanno le maggiori probabilità di individuare un elettrone. Le tre caratteristiche dell orbitale atomico sono descritte dai numeri quantici: la dimensione (n), la forma (l) e l orientamento (m l ). 1) Numero quantico principale: indicato con la lettera n. È un numero intero (n=1,2,3.. fino a 7) e indica l energia dell elettrone. Questa energia ha valore più basso quando n=1 (detto stato fondamentale) e cresce con n=2, n=3 e così via. Sono chiamati i 7 livelli energetici, ognuno dei quali può contenere più orbitali e di forma diversa. Determina la distanza media dal nucleo. 2) Numero quantico secondario o del momento angolare: indicato con la lettera l. Caratterizza la forma dell orbitale ( orbitale: regione di spazio in cui l elettrone può trovarsi). Gli orbitali possono essere di 4 forme diverse: s = sferico (è presente in tutti i livelli energetici nel numero di 1) p = bilobato (presente dal secondo livello energetico in poi, nel numero di 3, ognuno con un orientamento differente)

2 d = che sono presenti dal terzo livello energetico in poi, sempre nel numero di 5, ognuno con un orientamento differente f = orbitali presenti dal quarto livello in poi, sempre nel numero di 7, ognuno con un orientamento differente.

3 3) Numero quantico del momento magnetico: indicato con la m l. Indica il numero di orbitali per ogni differente forma, e il loro orientamento. 1. s è sempre 1(rappresentato con 1 quadratino) 2. p sono sempre 3 (rappresentati con 3 quadratini) 3. d sono sempre 5 (rappresentati con 5 quadratini) 4. f sono sempre 7 (rappresentati con 7 quadratini) 4) In ogni orbitale (quindi in ogni quadratino) possiamo trovare al massimo 2 elettroni, per il principio di esclusione di Pauli. Questo principio dice che in un orbitale non potrebbero coesistere 3 elettroni, in quanto le forze di repulsione sarebbero così forti da determinare il salto di uno di essi su un orbitale libero disponibile). Questo ha introdotto il Numero quantico di spin: indicato con la lettera ms. Ha valore -1/2 o +1/2 ( lo spin è il senso di rotazione di un elettrone attorno al proprio asse, senso orario o antiorario). Due elettroni tendono a respingersi se hanno spin uguali, mentre se hanno spin opposti tenderanno ad attrarsi (perché essendo molecole cariche diventano come due piccoli magneti di segno opposto, per cui si attirano). Quindi 2 elettroni in uno stesso orbitale dovranno avere spin opposti per essere stabili.

4 RAPPRESENTAZIONE Ogni orbitale viene rappresentato con un quadratino all interno del quale vanno inseriti gli elettroni i cui numeri quantici di spin vanno rappresentati con frecce verticali rivolte una verso l alto e una verso il basso. RICAPITOLANDO Possiamo per analogia, parlare di un palazzo in cui gli orbitali sono i diversi tipi di appartamento. Ricapitolando l appartamento di tipo s è un monolocale, quello di tipo p è un trilocale, quello di tipo d ha 5 stanze e quello di tipo f ha 7 stanze. La situazione finale, nel palazzo,è questa: Il palazzo ha 7 piani (i livelli energetici). Il primo piano ha un solo appartamento di tipo s (monolocale). Il secondo piano ha 1 appartamento di tipo s ed uno di tipo p (trilocale). Il terzo piano ha 1 appartamento di tipo s uno di tipo p ed uno di tipo d (5 stanze). Dal quarto in poi si ha 1 appartamento di tipo s 1 di tipo p, 1 di tipo d ed 1 di tipo f (7 stanze).

5 ESEMPIO la configurazione elettronica del silicio che ha 14 elettroni: 1s 2s 2p x y z 3s 3p x y z Si può scrivere anche così: Come mai i 2 elettroni in 3p sono in 2 quadratini diversi? Ce lo spiega la regola di Hund REGOLA DI HUND Gli elettroni tendono a stare il più comodi possibile e, quindi, quando ne hanno la possibilità, occupano singolarmente tutti gli orbitali disponibili a minore energia (questa conformazione è ad un livello di energia più basso). Esempio: negli orbitali p del secondo livello (2p x, 2p y, 2p z ), che sono allo stesso stato energetico (degeneri), gli elettroni tenderanno ad occupare prima un elettrone nel 2p x, poi un elettrone nel 2p y, poi un elettrone nel 2p z, successivamente un secondo elettrone per volta riempirà definitivamente gli stessi orbitali.

6 Esempi: