L'atomo

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Categoria:Biologia
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Testo

Atomo
Teoria quantistica: elettroni ruotanti intorno al nucleo su orbite definite geometricamente. Ad ogni orbita corrisponde un definito valore energetico dell’elettrone che la percorre. Questa teoria si basa sul concetto di quanti, cioè multipli della carica fondamentale. Secondo questa teoria gli elettroni mantengono inalterata la loro energia, nonostante il loro movimento.

N
0,53 A° (angstrom)
distanza dell’elettrone dal nucleo
Teoria ondulatoria: probabilità di ciascun elettrone di trovarsi nell’elemento di spazio intorno al nucleo. Gli elettroni sono delocalizzati attorno al nucleo a costituire nubi di forma diversa e di densità di carica variabile.

x

N r probabilità radiale

0,53 A° a questa distanza c’è la massima probabilità di trovare l’elettrone e quindi è massima la densità di carica elettrica.
Forma e densità delle nubi di carica negativa sui cui sono delocalizzati gli e- (elettrone) sono descritte da equazioni dette ORBITALI, indicati col simbolo (psi).
ORBITALI
Un orbitale (U) è individuato nel suo contenuto di energia,nella forma e nell’orientamento da tre numeri quantici. Nella teoria ondulatoria sono i numeri delle equazioni che descrivono gli orbitali.Nella teoria quantistica sono i numeri a cui è associata una realtà fisica.
Numeri quantici: Valori possibili
n numero quantico principale energia 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 7
l numero quantico angolare forma (n – 1) 0 – 1 – 2- 3 – 4 – 5 – 6
m numero quantico magnetico posizione (+ o – l) 0 – +1 – -1 – +2 – -2 – ecc.
I numeri quantici descrivono lo stato di ciascun elettrone in un atomo. Al valore di n del numero quantico
Dal valore del numero quantico L dipende la forma dell’orbitale:
L = 0 = orbitale s : la distribuzione di elettricità attorno al nucleo è sempre a simmetria sferica, con massimo di densità a distanza diversa per ciascun valore di n e per ciascuna specie atomica.
L = 1 = orbitali p : ci sono 3 orbitali p in quanto a L = 1 corrispondono 3 valori di m (0 ,+1, -1) e quindi corrispondo 3 orbitali isoenergetici e degeneri. Hanno la stessa forma e 3 orientazioni tra loro ortogonali. Gli orbitali p sono 3 volte degeneri.
L = 2 = orbitali d : ci sono 5 orbitali d in quanto a L = 1 corrispondono 5 valori di m ( 0, +1, -2, +2, -2). Il sottolivello d è 5 volte degenere
Livello energetico: insieme degli stati energetici corrispondenti a un dato n
Sottolivello energetico: stati energetici corrispondenti ai diversi valori di l,possibili per quel valore di n.
PRINCIPIO DI INDETERMINAZIONE DI HEISENBERG E EQUAZIONE DI SCHRÖDINGER
Secondo tale principio esistono coppie di grandezze che non possono essere misurate contemporaneamente con precisione, anzi la precisione di misura dell’una è inversamente proporzionale alla precisione di misura dell’altra. Applicato all’atomo questo principio esprime l’impossibilità di misurare congiuntamente posizione e movimento dell’elettrone. Ci si dovrà così accontentare di stabilire la probabilità che essa si trovi all’intorno al nucleo in base alla sua energia determinata risolvendo l’equazione di Schrődinger :
En = - (1/n²) · [(2π·m·l^4 / b²)]
Definiamo orbitale dell’elettrone l’insieme dei punti intorno al nucleo nei quali l’elettrone stesso ha la massima probabilità di trovarsi.
Gli orbitali sono di 4 tipi:
s (l = 0) simmetria sferica. È unico e porta max 2 e-
p (l = 1) aspetto simile a 2 bocce. Sono 3 e portano max 6 elettroni.
d (l = 2) sono 5 e portano max 10 elettroni
f (l = 3) sono 7 e portano max 14 elettroni

Ai 3 numeri quantici precedentemente illustrati se ne può aggiungere un 4:
numero quantico di spin ms (± ⅟₂) indica il verso di rotazione intorno al suo asse. Se è positivo il senso è orario e i spin sono paralleli ( ↑↑),se è negativo i spin sono antiparalleli (↑↓ o ↓↑).

ENERGIA DEGLI ORBITALI
energia
5d
4f
6d
5p
4d
5s
4p
3d
4s
3p
3s
2p
2s
1s
distanza dal nucleo

FORME DEGLI ORBITALI
ORBITALE S

N

ORBITALI P
N

N N
N
N N
1P 2P 3P
ORBITALI D

Z Z

N N N
X
Y Y
PRINCIPIO DI PAULI O PRINCIPIO DI ESCLUSIONE
In un atomo o in una molecola costituita da più atomi non possono coesistere due o più elettroni che abbiano i 4 numeri quantici uguali. Difatti su ogni livello possono esistere massimo 2 n² elettroni.
PRINCIPIO DELLA MASSIMA MOLTEPLICITA’ O DI HUND
Se più elettroni occupano orbitali degeneri (aventi n e l uguali tra loro e quindi aventi la stessa energia sull’orbitale) si distribuiscono, con spin paralleli, sul numero massimo possibile di questi orbitali. In un orbitale atomico i 2 elettroni devono avere spin antiparalleli (↑↓).

Esempio



  



Come usare