meccanica quantistica Flashcards
su cosa si basa la descrizione della struttura elettronica degli atomi oggi accettata?
si basa su un modello ondulatorio dell’atomo, costruito partendo dalle proprietà ondulatorie della materia e in particolare dell’elettrone.
L’elettrone viene descritto come un’onda stazionaria tridimensionale racchiusa del volume dell’atomo. l’onda può avere lunghezze d’onda e frequenze specifiche (l. d’onda = 2L / n), quindi l’energia degli elettroni è quantizzata
equazione d’onda
l’energia che descrive gli elettroni in un atomo può essere calcolata utilizzando l’equazione d’onda di Schroedinger. oltre a calcolare l’energia, è possibile calcolare le funzioni d’onda orbitaliche che descrivono il comportamento dell’elettrone a quella energia.
cosa è psi?
- la risoluzione dell’equazione d’onda
- la funzione d’onda tridimensionale detta funzione d’onda orbitale
- funzione delle coordinate spaziali dell’elettrone
- ad ognuna delle psi corrisponde un valore di energia
- ad ogni orbitale è associato un preciso valore di energia.
funzione d’onda negli atomi polielettronici
l’equazione di Schroedinger non è corretta per gli atomi polielettronici. infatti, essa non considera le forze di repulsione tra i diversi elettroni che circondano l’atomo.
per il principio di indeterminazione di Heisemberg, non possiamo conoscere con esattezza la posizione, ma possiamo conoscere la probabilità di trovare un elettrone in una zona dello spazio.
il quadrato di psi è proporzionale alla densità di carica in un punto.
quali sono le coordinate angolari
r indica la distanza dal punto al centro degli assi cartesiani
fi misura l’angolo tra il piano che contiene il punto e il piano x z
teta misura l’angolo tra il piano che contiene il punto e il piano xy
i numeri quantici
N: numero quantico principale
individua l’energia che l’elettrone occupa quando è descritto in una funzione
al crescere di n, aumentano dimensioni ed energia dell’orbitale
quando più orbitali sono sullo stesso livello sono orbitali degeneri
L: numero secondario o azimutale
è in relazione alla forma della distribuzione elettronica descritta dall’orbitale
s, p, d, f
Ml: numero magnetico
è in relazione alla orientazione nello spazio della distribuzione elettronica descritta dall’orbitale
Ms: numero di spin
quando gli elettroni ruotano intorno al loro asse, generano un campo magnetico che può avere due direzioni.
per descrivere in maniera completa il comportamento di un elettrone è necessario conoscere anche il valore di spin, +1/2 o -1/2
probabilità di trovare l’elettrone sul nucleo
nulla
gli orbitali sono davvero finiti
vengono rappresentati come superfici di contorno che racchiudono le regioni dobe la probabilità di incontrare un elettrone a energia corrispondente è del 90%, dove esso passa il 90% del tempo e la regione che contiene il 90% della distribuzione di carica.
gruppi di orbitali
orbitali degeneri: orbitali che occupano lo stesso livello energetico, o strato o guscio
sottostrato o sottoguscio o sottolivello elettronico: insieme di orbitali caratterizzato dallo stesso n e dallo stesso l
come si muove l’elettrone dell’idrogeno
quando viene eccitato, l’elettrone passa dall’orbitale 1s, dal suo stato stazionario, ad un orbitale ad energia elevata. al contrario, quando cede energia, passa da un livello ad uno ad energia più bassa
Principio di Pauli
il principio di esclusione di Pauli dice che nello stesso atomo non possono esiste due elettroni caratterizzati dagli stessi 4 numeri quantici. un orbitale può conenere al massimo due elettroni a causa delle forze di repulsione, ed essi devono avere valore di spin opposto.
da cosa è data l’energia degli elettroni
-l’energia cinetica
-l’energia potenziale di attrazione elettrostatica
-l’energia potenziale di repulsione elettrostatica
a causa dell’ultimo punto, l’equazione d’onda non è risolvibile per atomi polielettronici in quanto non conosciamo il movimento degli elettroni.
si utilizzano approssimazioni, trattando singolarmente ogni elettrone come se fosse in un campo elettrostatico dovuto all’attrazione nucleare e dalla media delle repulsioni elettrostatiche con gli altri elettroni.
conseguenze dell’approssimazione dell’equazione d’onda
gli orbitali hanno una forma simile a quelli dell’atomo di idrogeno e sono detti orbitali idrogenoidi. a parità di atomo, l’energia orbitalica non dipende solo dal numero quantico principale n ma anche dal numero quantico azimutale l.
la carica nucleare efficace
le repulsioni inter elettroniche rendono l’attrazione elettrone-nucleo inferiore rispetto a quanto accade egli idrogenati.
si osserva una riduzione della carica nucleare, che va a sostituirsi con una carica nucleare efficace, corrispondente all’effetto attrattivo a cui viene sottratto l’effetto repulsivo.
la diminuizione della carica nucleare per effetto dell repulioni viene definita schermatura.
a parità di elemento, la carica nucleare efficace diminuisce al crescere di n, risente meno dell’attrazione e piò della ripulsione.
come varia la carica nucleare efficace
a parità di elemento, la carica nucleare diminuisce al crescere di n
più ti allontani più le forze di attrazione sono minime e la schermatura è elevata
a parità di n, la carica efficace diminuisce al crescere di l, perché orbitali più complessi hanno una densità elettronica maggiore lontano dal nucleo
a parità di n e l, la carica nucleare efficace aumenta all’aumentare di z, perché aumenta la carica nucleare. l’energia diminuisce all’aumentare di z perché gli elettroni vengono maggiormente attratti dal nucleo.
