Capitolo 7 Dalla struttura atomica alle proprietà periodiche La forma degli orbitali d è tetralobata, ossia costituita da quattro lobi, oppure bilobata con un anello equatoriale (figura 7.13). Anche gli orbitali f hanno forma plurilobata (con più lobi). In ogni caso le dimensioni degli orbitali aumentano con il crescere di n.
Il numero quantico magnetico, ml Il terzo numero quantico è il numero quantico magnetico. Esso suddivide i sottolivelli in singoli orbitali e descrive l’orientamento spaziale di un orbitale rispetto agli altri. Esistono limitazioni anche per i valori di ml . I valori di ml possono variare da -l a +l, compreso lo zero. I valori possibili di ml sono utili per stabilire quanti orbitali corrispondono a un dato sottolivello. Per l = 0, (sottolivello s) ml può assumere soltanto valore zero. Un sottolivello s è formato quindi da un solo orbitale. Per l = 1 (sottolivello p), i valori possibili di ml sono +1, 0 e -1. Ogni sottolivello p è formato quindi da tre orbitali: uno con l = 1 e ml = +1, un altro con l = 1 e ml = 0 e l’ultimo con l = 1 e ml = -1 (figura 7.12). In ogni livello gli orbitali appartenenti al sottolivello p hanno uguale energia. Poiché la massima densità elettronica si distribuisce lungo tre assi perpendicolari tra loro, come in un sistema di coordinate x, y, e z, gli orbitali sono designati in base all’asse che occupano: l’orbitale px intorno all’asse x, py intorno all’asse y e pz intorno all’asse z. Figura 7.12 ▸ L’orientamento dei tre orbitali p in un sottolivello p Gli orbitali vengono designati come px , py e pz , poiché la densità elettronica si distribuisce intorno ad assi perpendicolari x, y e z.
Figura 7.13 ▸ La forma e le proprietà direzionali dei cinque orbitali di un sottolivello d z
x
z pz
px x y
Quando l = 2 (sottolivello d) i valori possibili di ml sono + 2, + 1, 0 , - 1, - 2. Un sottolivello d è pertanto formato da cinque orbitali (figura 7.13), uno con ml = + 2, un altro con ml = + 1, il terzo con ml = 0, il quarto con ml = -1 e il quinto con ml = - 2. Tutti i cinque orbitali che appartengono al sottolivello d di un certo livello hanno uguale energia. z
y x dxy
py
z
y x dxz
y x dyz
z
z
y x dx2 - y 2
y dz2
Allo stesso modo, in ogni sottolivello f (l = 3) ci sono sette orbitali. Questi hanno rispettivamente numero quantico magnetico ml = + 3, ml = + 2, ml = + 1, ml = 0, ml = - 1, ml = - 2, e ml = - 3. Tutti gli orbitali di questo sottolivello hanno uguale energia, come nei casi precedenti.
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