La disposizione degli elettroni attorno al nucleo di un atomo è regolata da una serie di regole basate su meccanici quantistici. Ecco una rottura:
1. Numeri quantici:
* Numero quantico principale (N): Descrive il livello di energia dell'elettrone. 'N' 'Nigna più elevata. Può essere qualsiasi intero positivo (1, 2, 3, ...), con 1 come stato fondamentale.
* Momentum angolare o numero quantico azimutale (L): Descrive la forma dell'orbitale dell'elettrone. Varia da 0 a n-1.
* l =0:S Orbital (sferico)
* l =1:P Orbital (a forma di manubri)
* l =2:d Orbital (forme più complesse)
* l =3:f orbital (forme ancora più complesse)
* Numero quantico magnetico (ml): Descrive l'orientamento dell'orbitale nello spazio. Può assumere valori da -l a +L, incluso 0. Quindi, per l =1 (p orbitali), ci sono ml =-1, 0, +1, che danno tre orbitali P orientati lungo gli assi X, Y e Z.
* Numero quantico di spin (MS): Descrive il momento angolare intrinseco di un elettrone, che è quantizzato e spesso visualizzato come l'elettrone "rotazione". Può essere +1/2 o -1/2.
2. Principio di Aufbau:
* Gli elettroni riempiono gli orbitali in ordine di aumento dell'energia.
* L'ordine di riempimento si basa sulla regola diagonale (a volte chiamata regola Madelung).
3. Principio di esclusione di Pauli:
* Nessun due elettroni in un atomo può avere lo stesso set di tutti e quattro i numeri quantistici.
* Ciò significa che ogni orbitale può contenere un massimo di due elettroni, con giri opposti.
4. Regola di Hund:
* All'interno di una sottoshell (ad esempio, la sottoshell 2p), gli elettroni occuperanno individualmente ciascun orbitale all'interno di quella sottoshell prima di accoppiarsi.
* Ciò massimizza il numero di elettroni non accoppiati e minimizza la repulsione elettronica-elettrone.
5. Configurazione elettronica:
La disposizione degli elettroni in un atomo è chiamata la sua configurazione elettronica. È scritto nella forma:
(n) l^(numero di elettroni in quella sottoshell)
Ad esempio, la configurazione elettronica dell'azoto è 1S² 2S² 2p³.
Esempio:
Diamo un'occhiata alla configurazione elettronica dell'ossigeno (numero atomico 8):
1. Principio di Aufbau: Seguendo la regola diagonale, riempiamo gli orbitali nell'ordine 1s, 2s, 2p.
2. Principio di esclusione di Pauli: Ogni orbitale può contenere un massimo di due elettroni con giri opposti.
3. Regola di Hund: All'interno della sottoshell 2p, posizioniamo un elettrone in ciascuno dei tre orbitali 2p prima di abbinare eventuali elettroni.
Pertanto, la configurazione elettronica dell'ossigeno è:1S² 2S² 2P⁴
Nota: Queste regole forniscono un quadro per comprendere come gli elettroni sono distribuiti attorno al nucleo. Tuttavia, il comportamento degli elettroni è complesso e la meccanica quantistica svolge un ruolo significativo nello spiegare il loro comportamento.
