Introduzione alla Chimica

Termini

• guscio elettronegli stati collettivi di tutti gli elettroni in un atomo avente lo stesso numero quantico principale (visualizzato come un’orbita in cui gli elettroni si muovono).
• Orbitauna specifica dell’energia e della densità di probabilità di un elettrone in qualsiasi punto di un atomo o molecola.

Sebbene sia utile per spiegare la reattività e il legame chimico di alcuni elementi, il modello di Bohr dell’atomo non riflette accuratamente il modo in cui gli elettroni sono distribuiti spazialmente attorno al nucleo. Non circondano il nucleo come la terra orbita attorno al sole, ma si trovano piuttosto negli orbitali degli elettroni. Queste forme relativamente complesse derivano dal fatto che gli elettroni si comportano non solo come particelle, ma anche come onde. Le equazioni matematiche della meccanica quantistica note come funzioni d’onda possono prevedere entro un certo livello di probabilità dove un elettrone potrebbe essere in un dato momento. L’area in cui è più probabile che si trovi un elettrone è chiamata il suo orbitale.

Primo guscio di elettroni

L’orbitale più vicino al nucleo, chiamato orbitale 1s, può contenere fino a due elettroni. Questo orbitale è equivalente al guscio elettronico più interno del modello di Bohr dell’atomo. Si chiama orbitale 1s perché è sferico attorno al nucleo. L’orbitale 1s è sempre riempito prima di qualsiasi altro orbitale. L’idrogeno ha un elettrone; pertanto, ha solo un punto all’interno dell’orbitale 1s occupato. Questo è designato come 1s1, dove il superscripted 1 si riferisce a un elettrone all’interno dell’orbitale 1s. L’elio ha due elettroni; pertanto, può riempire completamente l’orbitale 1s con i suoi due elettroni. Questo è designato come 1s2, riferendosi ai due elettroni di elio nell’orbitale 1s. Sulla tavola periodica, idrogeno ed elio sono gli unici due elementi nella prima riga( periodo); questo perché sono gli unici elementi ad avere elettroni solo nel loro primo guscio, l’orbitale 1s.

Secondo guscio di elettroni

Il secondo guscio di elettroni può contenere otto elettroni. Questo guscio contiene un altro orbitale s sferico e tre orbitali p a forma di “manubrio”, ognuno dei quali può contenere due elettroni . Dopo che l’orbitale 1s è stato riempito, il secondo guscio di elettroni è stato riempito, prima riempiendo il suo orbitale 2s e poi i suoi tre orbitali P. Quando si riempiono gli orbitali p, ciascuno prende un singolo elettrone; una volta che ogni orbitale p ha un elettrone, un secondo può essere aggiunto. Il litio (Li) contiene tre elettroni che occupano il primo e il secondo guscio. Due elettroni riempiono l’orbitale 1s e il terzo elettrone riempie l’orbitale 2s. La sua configurazione elettronica è 1s22s1. Neon (Ne), d’altra parte, ha un totale di dieci elettroni: due sono nel suo orbitale 1s più interno, e otto riempiono il suo secondo guscio (due ciascuno negli orbitali 2s e tre p). Quindi, è un gas inerte ed energeticamente stabile: raramente forma un legame chimico con altri atomi.

Terzo guscio di elettroni

Elementi più grandi hanno orbitali aggiuntivi, che costituiscono il terzo guscio di elettroni. Le subshell d e f hanno forme più complesse e contengono rispettivamente cinque e sette orbitali. La shell principale 3n ha subshell s, p e d e può contenere 18 elettroni. La shell principale 4n ha orbitali s, p, d e f e può contenere 32 elettroni. Allontanandosi dal nucleo, aumenta il numero di elettroni e orbitali trovati nei livelli di energia. Procedendo da un atomo all’altro nella tavola periodica, la struttura dell’elettrone può essere elaborata inserendo un elettrone in più nel prossimo orbitale disponibile. Mentre i concetti di gusci di elettroni e orbitali sono strettamente correlati, gli orbitali forniscono una rappresentazione più accurata della configurazione elettronica di un atomo perché il modello orbitale specifica le diverse forme e gli orientamenti speciali di tutti i luoghi che gli elettroni possono occupare.