Volume 1

6p 5s 5p 4s 4p 3s 3p 2s 2p 5d Livello completo con 32 elettroni 4d Livello completo con 18 elettroni 3d s2 numero di elettroni Livello completo con 18 elettroni tipo di orbitale (sottolivello) Livello completo con 8 elettroni Livello completo con 8 elettroni Energia Prima di procedere alla rappresentazione delle configurazioni elettroniche dei vari atomi, bisogna conoscere l ordine secondo il quale i vari sottolivelli vengono riempiti dagli elettroni. Dal momento che gli atomi tendono ad avere la più bassa energia possibile, gli elettroni vanno ad occupare i sottolivelli vuoti ad energia più bassa. La Figura 3.15 rappresenta graficamente questi concetti. 4f 1s Livello completo con 2 elettroni Osservando la Figura 3.15 è possibile prevedere la configurazione degli atomi con Figura 3.15. Energie degli orbitali. Livelli e sottolivelli. numeri atomici da 1 a 86. Dato che il sottolivello s può contenere solo due elettroni, il sottolivello 1 s è completo nel caso dell elio 1 s2. Nel caso del litio che ha tre elettroni, il terzo deve entrare nel livello successivo e precisamente nel sottolivello 2 s, che è quello ad energia più bassa del secondo livello (numero quantico n = 2), come è rappresentato in Figura 3.16; quindi la configurazione del litio è la seguente: 1 s2 2 s1. Il sottolivello 2 s è completato con il berillio che lo segue nella tavola periodica degli elementi, che ha quattro elettroni: la sua configurazione elettronica è allora 1 s2 2 s2. Con i sei elementi successivi si completa il sottolivello 2 p, che può contenere sei elettroni e precisamente: due elettroni nell orbitale due elettroni nell orbitale due elettroni nell orbitale 2 px 2 py 2 pz (Figura 3.14) Le configurazione di questi sei elementi sono: B 1s2 2s2 2p1 Boro Ossigeno O 1s2 2s2 2p4 Carbonio C 1s2 2s2 2p2 F 1s2 2s2 2p5 Fluoro Azoto N 1s2 2s2 2p1 Neon Ne 1s2 2s2 2p6 N.B. Gli elementi che reagiscono hanno almeno un elettrone spaiato (come già visto per H ) oppure il livello energetico più esterno incompleto. Come si può osservare, con il neon il secondo numero quantico n = 2 è completo, quindi ha tutti gli elettroni appaiati; questo fa sì che il Ne sia un elemento inerte. Con gli elementi successivi al neon si entra nel terzo livello principale n = 3. Il sottolivello 3 s viene completato nel magnesio: [Mg 1s2 2s2 2p6 3s2], il sottolivello 3 p può contenere sei elettroni, viene completato nell argon: [Ar 1s2 2 s2 2 p6 3 s2 3 p6]. Se osserviamo con attenzione la Figura 3.15, possiamo notare che il sottolivello 4 s occupa una posizione più bassa di energia rispetto al sottolivello 3 d: questo intreccio di sottolivelli viene definito sovrapposizione dei livelli energetici principali. Dopo l argon, un ulteriore 2p 2 s2 1 s2 Figura 3.16. Configurazione elettronica del litio. 63 U. 3 - La struttura atomica livello di energia 1 6s MODULO B dell elio. Come è possibile osservare dalla Tabella 3.2, per rappresentare la configurazione elettronica si usa un esponente per indicare il numero di elettroni presenti in un dato livello, una lettera che indica in quale tipo di orbitale si trovano gli elettroni e un numero per precedere la lettera che esprime il numero quantico principale.