Capitolo 7 - La struttura elettronica degli atomi Flashcards
onda
un disturbo vibrazionale attraverso il quale si trasmette energia (la velocità di propagazione di un’onda dipende dal tipo di onda e dalla natura del mezzo attraverso il quale viaggia l’onda)
lunghezza d’onda (lambda)
la distanza tra due punti uguali su due onde successive
frequenza v (nu)
il numero di onde che passano per un determinato punto in un secondo
ampiezza
è la distanza verticale tra la linea mediana di un’onda e un suo picco o una sua valle
onda elettromagnetica
è costituita da una componente i campo elettrico e una componente di campo magnetico (velocità app: c = 3.00 x 10^8 m/s)
teoria di Maxwell
fornisce una descrizione matematica del comportamento della luce - descrive accuratamente come l’energia, sotto forma di radiazione, si possa propagare attraverso lo spazio sotto forma di campi elettrici e magnetici oscillanti
radiazione elettromagnetica
è la radiazione prodotta dall’emissione e dalla trasmissione di energia sotto forma di onde elettromagnetiche - esistono diversi tipi di radiazioni e vengono classificati in base alla frequenza e alla lunghezza d’onda
Plank
affermò che atomi e molecole erano in grado di emetter (o assorbire) energia solo in quantità discrete, cioè sotto forma di pacchetti
quanto
la più piccola quantità di energia che può essere emessa (o assorbita) sotto forma di radiazione elettromagnetica
effetto fotoelettrico
fenomeno che si verifica quando determinati metalli vengono esposti a una luce di frequenza maggiore o uguale a un valore minimo detto frequenza di soglia. tal esposizione comporta l’emissione di elettroni dalla superficie del metallo
Einstein
suggerì che un fascio di luce possa anche essere considerato, in realtà, come un fascio di particelle
fotoni
particelle di luce
spettri di emissioni
spettri di radiazioni continui o a righe emessi dalle sostanze - si ottiene in seguito all’eccitazione di un campione di materia con energia termica o altre forme di energia (lo spettro di emissione di ogni elemento è una sua caratteristica peculiare)
spettri di righe
emissioni di luce a specifiche lunghezze d’onda - la luminosità di una riga dello spettro dipende da quanti fotoni della stessa lunghezza d’onda sono stati emessi
Bohr
postulò che all’elettrone fosse consentito occupare solo certe orbite di specifica energia - un elettrone che si trova in una delle orbite permesse non irradierà energia, e quindi non collasserà, muovendosi a spirale verso il nucleo
stato fondamentale (o livello fondamentale)
lo stato a più bassa energia del sistema
stato eccitato (o livello eccitato)
livello di energia più alta rispetto allo stato fondamentale - maggiore sarà lo stato eccitato, più lontano dal nucleo si troverà l’elettrone
spettro dell’idrogeno
si estende su una vasta gamma di lunghezze d’onda comprese tra l’infrarosso e l’ultravioletto
De Broglie
ipotizzò che dal momento che le onde possono comportarsi come fasci di particelle (fotoni), allora forse anche le particelle come gli elettroni possono possedere proprietà ondulatorie - un elettrone legato a un nucleo si comporta come un’onda stazionaria
nodi
l’ampiezza d’onda in questi punti è uguale a zero
principio di indeterminazione di Heisenberg
è impossibile conoscere simultaneamente e con esattezza il momento (il prodotto tra massa e velocità) e la posizione di una particella
equazione di schrödinger
definisce i possibili stati energetici che l’elettrone può assumere in un atomo di idrogeno e identifica le corrispondenti funzioni d’onda
densità elettronica
definisci la probabilità di trovare un elettrone in una particolare regione di un atomo - il quadrato della funzione d’onda definisce la distribuzione della densità elettronica in uno spazio tridimensionale intorno al nucleo - regioni ad alta intensità elettronica definiscono regioni in cui si ha un’alta probabilità di trovare l’elettrone, mentre l’opposto si avrà per le regioni a bassa densità elettornica
orbitale atomico
funzione d’onda di un elettrone in un atomo - la probabilità di trovare l’elettrone nello spazio, è descritta da quadrato della funzione associata a quell’orbitale
atomi polielettronici
atomi contenenti due o più elettroni
numeri quantici
descrivere la distribuzione degli elettroni nell’idrogeno e negli altri atomi - tre: numero quantico principale, numero quantico secondario o angolare, numero quantico magnetico - più uno: numero quantico magnetico di spin
numero quantico principale (n)
può assumere valori interi
in un atomo di idrogeno, il valore di n determina l’energia dell’orbitale
definisce anche la distanza media dal nucleo di un determinato orbitale
numero quantico angolare
definisce la ‘forma’ degli orbitali
dipende dal valore del numero quantico principale
assume i valori interi compresi tra 0 e (n-1)
(il livello n = 2 è composto da due sottolivelli chiamati 2s e 2p, dove il 2 denota il valore di n e s e p i valori del nqa)
numero quantico magnetico
descrive l’orientamento dell’orbitale nello spazio
all’interno di un sottolivello il valore di mqm dipende dal valore del nqa
numero quantico magnetico di spin
per tenero conto dello spin dell’elettrone si rende necessario introdurre un quarto numero quantico che può assumere i valori di +1/2 o -1/2 - in realtà gli elettroni non ruotano fisicamente attorno al proprio asse ma le loro proprietà magnetiche sono le stesse cha avrebbero se effettivamente lo facessero
diagramma della superficie limite
racchiude circa il 90% della densità elettronica totale di un orbitale
orbitale s
hanno forma sferica ma differiscono nelle dimensioni, che aumentano all’aumentare del numero quantico principale (le caratteristiche più importanti degli orbitali atomici sono la loro forma e le loro dimensioni relative che vengono adeguatamente rappresentate dai diagrammi delle superfici limite)
orbitali p
hanno le stesse dimensioni, la stessa forma e la stessa energia ma differiscono per l’orientazione. ogni orbitale p può essere pensato come costituito da due lobi su parti opposte rispetto al nucleo
orbitali d e successivi
la diversa orientazione corrisponde a differenti valori di mqm, ma anche in questo caso non c’è corrispondenza diretta tra una data orientazione e un particolare valore di mqm - gli orbitali a energia più alta degli orbitali d sono chiamati f, g..
energia degli orbitali
l’energia totale di un atomo dipende non solo dalla somma delle energie degli orbitali, ma anche dalle energie di repulsione tra gli elettroni presenti in questi orbitali
per l’idrogeno: energia determinata dal suo numero quantico principale e aumenta come 1s < 2s = 2p < 3s = 3p = 3d < 4s = 4p = 4d = 4f < …
configurazione elettronica
il modo in cui gli elettroni sono distribuiti tra i vari orbitali atomici
principio di esclusione di Pauli
in un atomo non possono esistere due elettroni che abbiano gli stessi quattro numeri quantici
sostanze pragmatiche
contengono spin non appaiati e sono attratte da un magnete
sostanze diamagnetiche
non contengono elettroni spaiati e sono leggermente respinte da un magnete
effetto schermante
riduce l’attrazione elettrostatica tra i protoni del nucleo e l’elettrone dell’orbitale 2s o 2p
regola di hund
la disposizione più stabile degli elettroni in un sottolivello è quella con il maggior numero di spin paralleli
regole generali per determinare il numero massimo di elettroni assegnati ai vari sottolivelli e orbitali
ogni livello principale di numero quantico n contiene n sottolivelli
ogni sottolivello di numero quantico nqa contiene (2nqa + 1) orbitali
non si possono sistemare più di due elettroni nello stesso orbitale
un metodo veloce per determinare il numero massimo di elettroni che un atomo può avere nel livello principale n è di usare la formula 2n^2
principio di Aufbau
come i protoni si addizionano uno a uno al nucleo nella costruzione degli elementi, così gli elettroni si addizionano agli orbitali atomici - conoscenza dettagliata della configurazione elettronica dello stato fondamentale degli elementi
core di gas nobile
il gas nobile immediatamente precedente all’elemento che stiamo considerando
metalli di transizione
hanno il sottolivello d parzialmente riempito oppure danno facilmente luogo a cationi che hanno sottolivelli d parzialmente riempiti
lantanidi (o serie delle terre rare)
i metalli della serie delle terre rare sono quelli che hanno il sottolivello 4f parzialmente riempito o che sono in grado di dare luogo a cationi che hanno sottolivello 4f parzialmente riempito
serie degli attinidi
la maggior parte di questi elementi non si trova in natura ma è stata sintetizzata in laboratorio
