potassio cloro vanadio

Rappresentazione degli orbitali s dell’
dell’atomo di idrogeno
r = a0 (raggio 1° orbita di Bohr)
2 · 4r2
• presenza di (n-1) NODI (2=0)
• r0
dP /dr 0
• r
dP /dr 0
• “massimi in accordo con Bohr”
1s
r 4a0 (raggio 2° orbita di Bohr)
2s
3s
1
r
La rappresentazione degli orbitali
Orbitali s ( l = 0 )
[da P Atkins, L. Jones Chimica Generale Zanichelli]
||2 in funzione di r
2
dV = 0.9
V
2
1
3
Rappresentazione grafica degli orbitali p dell’
dell’atomo di
idrogeno
Simmetria cilindrica
Piano nodale all’asse
2px
2py
2pz
4
2
La rappresentazione degli orbitali
Orbitali d ( l = 2 )
dxy
dxz
dyz
2
dV = 0.9
V
5
dx2-y2
dz 2
La rappresentazione degli orbitali
Orbitali f ( l = 3 )
2
[da P Atkins, L. Jones Chimica Generale Zanichelli]
dV = 0.9
V
6
3
La struttura degli atomi polielettronici
Equazione di Schrödinger: risoluzione ESATTA soltanto per
l’atomo di idrogeno
(estendibile agli atomi IDROGENOIDI, He+, Li++, Be+++, ecc.,
utilizzando il corrispondente valore della carica nucleare)
Atomi polielettronici
atomo di elio (He)
r1
–
–
r2
r3
2+
“problema dei tre corpi”
NON RISOLVIBILE ESATTAMENTE!
7
Gli atomi polielettronici
Si devono considerare anche EFFETTI DI
SCHERMO tra elettroni di gusci diversi e tra
elettroni di sottostrati diversi
CARICA NUCLEARE EFFICACE
Zeff
(Z*)
8
4
Atomi polielettronici:
polielettronici: carica nucleare efficace
In un atomo polielettronico gli elettroni più interni esplicano una
azione di “schermo” per cui un elettrone risente di una carica Zeff
(carica nucleare efficace) minore di Z
Orbitali di tipo diverso (s, p, d, f, ecc.) appartenenti allo stesso
livello n penetrano verso il nucleo in maniera diversa. La
capacità di penetrazione varia nell’ordine:
s>p>d>f
--
--
n+
--
9
Atomi polielettronici:
polielettronici: carica nucleare efficace
Gusci interni
3s
3p
3d
Zeff risulta tanto minore quanto minore è la penetrazione del relativo
orbitale. L’elettrone è energeticamente meno legato al nucleo quanto
10
minore è Zeff e al relativo orbitale corrisponderà una energia maggiore
5
Gli atomi polielettronici
Si possono così ottenere funzioni che contengono i
numeri quantici n, l , ml
Classificazione degli orbitali: s, p, d, f …
la cui energia non dipende più
SOLO da n
ma occorre considerare ANCHE l
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Gli atomi polielettronici
[da P Atkins, L. Jones Chimica Generale Zanichelli]
12
6
Livelli energetici negli
atomi polielettronici
Da Z=19 ai 3p seguono
i 4s e non i 3d
13
energia
energia
Livelli energetici negli atomi polielettronici
3s
3p
3d
Atomo di idrogeno e
atomi idrogenoidi
3d
3p
3s
Atomi polielettronici
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f
< 5d < 6p < 7s < 5f < 6d , ecc.
14
7
Ordine di riempimento degli orbitali
[da P Atkins, L. Jones Chimica Generale Zanichelli]
15
Lo SPIN dell’
dell’elettrone
Gli elettroni presentano non solo un moto di rotazione orbitale intorno al
nucleo ma anche un moto di rotazione intorno al proprio asse.
All’elettrone viene associato un momento intrinseco della quantità di
moto (momento di spin).
La proiezione del momento intrinseco
della quantità di moto su una direzione
prefissata z risulta quantizzata:
ps,z = ms
h
2
1
2
numero quantico di spin
ms = ±
16
8
Numeri quantici
Lo stato quantico di un elettrone in un
atomo è completamente determinato da
quattro numeri quantici:
n l ml ms
momento di spin
orbitale
17
Livelli energetici negli atomi polielettronici
In presenza di campi magnetici l’energia degli
orbitali dipende anche da ml e da ms
18
9
Configurazioni elettroniche degli elementi
Principio di esclusione di Pauli
In un atomo non vi possono essere due elettroni caratterizzati
dalla stessa quaterna di valori di numeri quantici
In un determinato orbitale (caratterizzato da determinati
valori di n, l e ml) possono esistere soltanto due elettroni
(uno con ms = +1/2 e l’altro con ms = -1/2)
Valori opposti di ms SPIN ANTIPARALLELI
Valori uguali di ms SPIN PARALLELI
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Configurazioni elettroniche degli elementi
Regola di Hund
All’interno di un gruppo di orbitali caratterizzati da uno stesso valore di
energia (stessi n e l), gli elettroni in un atomo allo stato fondamentale
tendono a distribuirsi in orbitali diversi occupandone il maggior numero
a spin paralleli, piuttosto che a raggrupparsi a due a due a spin
antiparalleli
3 elettroni in 3 orbitali p
Repulsioni
elettrostatiche maggiori
20
10
Configurazioni elettroniche degli atomi
Pricipio di Pauli
Riempimento successivo degli OA
Regola di Hund
1° Periodo
1s
Z=1 Idrogeno (H)
1s1
Z=2 Elio (He)
1s2
21
Z=3 Litio (Li)
1s22s1
[He]2s1
2° Periodo
Z=4 Berillio (Be)
1s22s2
[He]2s2
2p
2s
Z=5 Boro (B)
1s22s22p1
[He]2s22p1
Z=6 Carbonio (C)
1s22s22p2
[He]2s22p2
Z=7 Azoto (N)
1s22s22p3
[He]2s22p3
1s
Z=8 Ossigeno (O)
1s22s22p4
[He]2s22p4
Z=9 Fuoro (F)
1s22s22p5
[He]2s22p5
Z=10 Neon (Ne)
1s22s22p6
[He]2s22p6
22
11
Z=11 Sodio (Na)
1s22s22p63s1
3° Periodo
3p
3s
[Ne]3s1
Z=12 Magnesio (Mg)
1s22s22p63s2
[Ne]3s2
Z=13 Alluminio (Al)
1s22s22p63s23p1
[Ne]3s23p1
Z=14 Silicio (Si)
1s22s22p63s23p2
[Ne]3s23p2
2s
Z=15 Fosforo (P)
1s22s22p63s23p3
[Ne]3s23p3
1s
Z=16 Zolfo (S)
1s22s22p63s23p4
[Ne]3s23p4
Z=17 Cloro (Cl)
1s22s22p63s23p5
[Ne]3s23p5
Z=18 Argon (Ar)
1s22s22p63s23p6
[Ne]3s23p6
2p
23
Z=19 Potassio (K) [Ar]4s1
Z=20 Calcio (Ca)
[Ar]4s2
Z=21 Scandio (Sc) [Ar]3d14s2
Z=22 Titanio (Ti)
[Ar]3d24s2
Z=23 Vanadio (V)
[Ar]3d34s2
Z=24 Cromo (Cr)
[Ar]3d54s1
Z=25 Manganese (Mn) [Ar]3p54s2
Z=26 Ferro (Fe)
[Ar]3d64s2
Z=27 Cobalto (Co) [Ar]3d74s2
Z=28 Nichel (Ni)
[Ar]3d84s2
Z=29 Rame (Cu)
[Ar]3d104s1
Z=30 Zinco (Zn)
[Ar]3d104s2
12
Z=31 Gallio (Ga)
[Ar]3d104s24p1
Z=32 Germanio (Ge) [Ar]3d104s24p2
Z=33 Arsenico (As) [Ar]3d104s24p3
Z=34 Selenio (Se) [Ar]3d104s24p5
Z=35 Bromo (Br)
[Ar]3d104s24p5
Z=36 Cripto (Kr)
[Ar]3d104s24p6
Configurazioni elettroniche di atomi
appartenenti allo stesso gruppo
Periodo 2
Z=6 Carbonio (C)
[He]2s22p2
Periodo 3
Z=14 Silicio (Si)
[Ne]3s23p2
Periodo 4
Z=32 Germanio (Ge)
[Ar]3d104s24p2
Periodo 5
Z=50 Stagno (Sn)
[Kr]4d105s25p2
Periodo 6
Z=82 Piombo (Pb)
[Xe]4f145d106s26p2
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