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CAPITOLO 2 L’atomo
ed il numero massimo di elettroni per livello (Tab. 2.6): Tab. 2.6 Numero di orbitali e di elettroni per livello.
Orbitali tipo
numero (n 2)
Numero massimo di elettroni per livello (2n 2)
1
s
1
2
2
s, p
4 (1 + 3)
8 (2 + 6)
3
s, p, d
9 (1 + 3 + 5)
18 (2 + 6 + 10)
4
s, p, d, f
16 (1 + 3 + 5 + 7)
32 (2 + 6 + 10 + 14)
Livello (n)
esercizio guidato Determinare il numero massimo di elettroni per: a. il livello n = 3; b. il sottolivello 3d; c. un orbitale 3d. RISOLUZIONE a. Il numero massimo degli orbitali in un livello energetico è dato da n 2 e, poiché per il principio di esclusione di Pauli in un orbitale possono stare al massimo due elettroni, ne consegue che il numero massimo degli elettroni è dato dalla relazione: 2n 2 = 18 b. Per il sottolivello d (l = 2) si hanno cinque valori di m (m =-2, -1, 0, 1, 2), ovvero cinque orbitali e di conseguenza 10 elettroni. c. In qualunque orbitale (s, p, d, f ) si hanno al massimo due elettroni con spin opposto.
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Energia degli orbitali
La distribuzione degli elettroni in un atomo è in relazione con l’energia degli orbitali presenti nei diversi livelli e sottolivelli. È noto che l’energia degli orbitali dipende dal numero quantico principale (n) e dal numero quantico secondario (l ) ed aumenta all’aumentare di n e di l.
• Per orbitali con diverso livello energetico (n) ma con la stessa forma (l ), l’energia degli orbitali aumenta con il valore di n. Per gli orbitali s si ha: 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s
• Per orbitali con lo stesso livello energetico (n) ma con diversa forma (l ), l’energia degli orbitali aumenta con il valore di l. Per gli orbitali che hanno n = 4 si ha: 4s
4p
4d
4f
• Orbitali che appartengono allo stesso livello energetico (n) e che hanno la stessa
forma (l ) hanno la stessa energia (orbitali isoenergetici). Sono orbitali isoenergetici i tre orbitali p ( px, py, pz), i cinque orbitali d e i sette orbitali f.
Tenendo conto di questi criteri possiamo costruire l’ordine di energia crescente degli orbitali, che risulta il seguente (Fig. 2.15): © G. D'Anna Casa editrice. Vietate la riproduzione e la diffusione OH UD 02 (024-046)_corretto.indd 38
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