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Part 1 of 3
La descrizione quantomeccanica dell'atomo si basa sull'equazione di Schrödinger, la cui risoluzione fornisce le funzioni d'onda orbitali definite da quattro numeri quantici: - Numeri Quantici: 1. *Numero quantico principale ($n = 1, 2, 3...$)*: determina la dimensione e l'energia dell'orbitale. 2. *Numero quantico secondario/azimutale ($l = 0, 1 ... n-1$)*: determina la forma dell'orbitale ($l=0 ightarrow s$, $l=1 ightarrow p$, $l=2 ightarrow d$, $l=3 ightarrow f$). 3. *Numero quantico magnetico ($m_l = -l ... +l$)*: determina l'orientamento spaziale dell'orbitale. 4. *Numero quantico di spin ($m_s = +1/2, -1/2$)*: descrive il momento angolare intrinseco dell'elettrone. - Regole di Riempimento degli Orbitali: - *Principio di Aufbau*: gli elettroni occupano prima gli orbitali a più bassa energia secondo la regola $n+l$. - *Principio di Esclusione di Pauli*: in un atomo non possono esistere due elettroni con gli stessi 4 numeri quantici; ogni orbitale può ospitare massimo 2 elettroni con spin opposti. - *Regola di Hund*: negli orbitali degeneri ($p, d, f$), gli elettroni si dispongono a spin paralleli sul maggior numero possibile di orbitali prima di accoppiarsi. - Andamento delle Proprietà Periodiche lungo la Tavola Periodica: - *Raggio Atomico*: diminuisce lungo il periodo (aumento della carica nucleare efficace $Z_{eff}$) e aumenta lungo il gruppo. - *Energia di Prima Ionizzazione*: energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo gassoso isolato ($X_{(g)} ightarrow X^+_{(g)} + e^-$). Aumenta lungo il periodo e diminuisce lungo il gruppo. - *Elettronegatività*: tendenza relativa di un atomo ad attrarre gli elettroni di legame (scala di Pauling). Il fluoro ($F=4.0$) è l'elemento più elettronegativo.
Worked example
La configurazione elettronica del ferro ($Z=26$) allo stato fondamentale è $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^6$. Quando forma il catione Fe3+, perde prima i 2 elettroni 4s e poi 1 elettrone 3d, assumendo la configurazione particolarmente stabile [Ar] 3d5.
For the exam
1.Un orbitale atomico caratterizzato dai numeri quantici n=3 e l=1 appartiene al sottolivello 3d.
2.L'energia di prima ionizzazione tende generalmente ad aumentare muovendosi da sinistra a destra lungo un periodo della tavola periodica.
3.Il principio di esclusione di Pauli stabilisce che due elettroni nello stesso atomo non possono possedere la stessa quattromila di numeri quantici.
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