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Numeri Quantici

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by

Giada Marassi

on 24 January 2016

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Transcript of Numeri Quantici

Numeri Quantici
Pratica e Definizioni
Esercizi
numeri quantici
L'insieme dei quattro numeri quantici (
n,l,m,m
) descrive lo
stato fisico
di un elettrone. Per questo motivo, ciascun numero quantico descrive un
aspetto particolare
di questo stato.

Energia degli orbitali
In meccanica quantistica lo stato quantico è la rappresentazione matematica di un sistema fisico.
n
E' detto numero quantico
principale.
Esso indica il
livello energetico
e la
dimensione
degli orbitali.
E' espresso con un numero naturale che va da 1 a infinito
[1<n< ],
ma

in realtà negli elementi conosciuti
il numero n massimo è 7.
Il numero massimo degli elettroni di un elemento è dato da
2n .
Gli orbitali con lo stesso numero n costituiscono un
livello energetico
l
E' detto numero quantico
secondario
o angolare o azimutale. Esso indica la
forma dell'orbitale.
I suoi valori sono
0<l<n-1
l = 0
l'orbitale è chiamato di
tipo "s"
(orbitale sferico)
l = 1
l'orbitale è chiamato di
tipo "p"
(orbitale a doppio lobo)
l = 2
l'orbitale è chiamato di
tipo "d"
(orbitale a quattro lobi)
l = 3
l'orbitale è chiamato di
tipo "f"
(orbitale a otto lobi)
da
l = 4
in poi la lettera che definisce l'orbitale
segue l'ordine alfabetico
(g, h, i e così via)
m
E' detto numero quantico
magnetico.
Indica il numero di
orientazioni
di un orbitale
nello spazio
secondo gli
assi x,y,z.
Esso può assumere valori solamente interi che sono
-l<m<+l
(zero compreso)
m
s
con "#totale di elettroni" si intende il numero massimo di e- presenti nel livello n
Configurazione elettronica
degli elementi
il "#totale degli orbitali" è dato dalle possibilità di orientazione di m, cioè ad esempio m=0, m=1, m=2, ecc...
#n indica il "coefficiente" dell'orbitale
il tipo di orbitale è indicato da l
s
Descrive lo
stato di spin
di un elettrone: ciascun elettrone, nel suo moto intorno al nucleo, compie anche un
movimento rotatorio su se stesso
, il cui
verso
è stabilito da m . Per questo motivo m può assumere solo due valori:
+1/2
o
-1/2
s
s
O
Costruzione delle terne
Principio di Aufbau
Dalla configurazione elettronica all'elemento
2s
2
2s 2p
2
5
3s 3p
2
3
3s 3p
2
5
Be
F
P
Cl
n
l
m
1
0
0
3
1
+
1
2
0
0
0
0
+
1
+
2
_
_
_
Gli elettroni del Cl
Configurazione elettronica di H
Configurazione elettronica dei gas nobili
L'
energia
degli orbitali dipende non solo dal numero quantico principale
n
ma anche da quello angolare
l
.
A parità di l
, l'energia aumenta con n;
a parità di n
, l'energia aumenta con l'ordine: s, p, d, f;
a parità di n ed l
, gli orbitali hanno la stessa energia.
La configurazione energetica sarà, dunque:
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d
Gli elettroni più esterni sono più energetici. Gli elettroni dei sottolivelli s, p sono meno energetici. Quindi gli elementi con s oppure con s, p completi (gas nobili) hanno meno energia e sono stabili, cioè non reagiscono (hanno l'ottetto completo). Ogni elemento, nelle sue reazioni, tende a raggiungere l'ottetto cioè la conformazione elettronica del gas nobile più vicino (regola dell'ottetto).
La configurazione elettronica nei gas nobili è "strutturalmente" uguale a quella di ogni altro elemento; l'unica particolarità riguarda gli 8 elettroni esterni che li rendono "perfetti" e che non pormettono loro di fare legami. Grazie a ciò l'energia degli orbitali è nulla e questo li rende stabili.
He 1s
Ne 1s 2s 2p
Ar 1s 2s 2p 3s 3p
2
2
2
6
2
2
6
2
6
Il cloro dal greco chloròs, che significa«verde pallido, è l'elemento chimico della tavola periodica con numero atomico 17. fa parte del gruppo VIIA e del terzo periodo. E' un alogeno. Possiede 7 elettroni esterni, per un toale di 17 elettroni. la sua configurazione elettronica è 3s 3p .
2 4
L'idrogeno è il primo elemento della tavola periodica, e nella quantistica è il più semplice da analizzare, per questo viene spesso preso d'esempio
H 1s
1
n=1
l=0
m=0
m =+1/2
s
_
elettroni esterni
più energia
gas nobili
(s,p completi)
meno energia
più stabili
ottetto completo
elemento tende a gas nobile
regola dell'ottetto
ricerca di più stabilità
Principio di esclusione di Pauli
Il principio di esclusione di Pauli è un principio della meccanica quantistica che afferma che
due fermioni identici non possono occupare simultaneamente lo stesso stato quantico
: ovvero non possono esistere nello stesso stato fisico due fermioni aventi gli stessi numeri quantici.
Fermioni
In fisica i fermioni sono
le particelle

dotate
, secondo il teorema spin-statistica,
di spin semintero
(1/2, 3/2, 5/2...). Tutta la materia conosciuta è costituita da fermioni, che sono responsabili, direttamente o attraverso la loro forza attrattiva, della massa rilevabile in natura.
Quando si devono riempire gli orbitali aventi la stessa energia (degeneri) si colloca un elettrone su ciascun orbitale e poi si completano gli orbitali semipieni. Se ad esempio, dobbiamo inserire tre elettroni nei tre orbitali degeneri 2p, gli elettroni devono essere collocati nel seguente modo:
Regola di Hund
Si chiama quanto (dal latino quantum, che significa quantità) una quantità discreta ed indivisibile di una certa grandezza. Per estensione il termine è a volte utilizzato come sinonimo di "particella"
2
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