Obiettivi di apprendimento
- Definire i quattro numeri quantici.
- Determinare i numeri quantici per specifici elettroni quando si hanno dati appropriati.
Puoi indovinare quante persone ci sono in questo stadio?
Se assisti ad una partita di calcio universitaria o professionale, hai bisogno di un biglietto per entrare. È molto probabile che il tuo biglietto specifichi un numero di porta, un numero di settore, una fila e un numero di posto. Nessun altro biglietto può avere le stesse quattro parti. Potrebbe avere lo stesso numero di gate, sezione e posto, ma dovrebbe essere in una fila diversa. Ogni posto è unico e permette a un solo occupante di occuparlo.
Usiamo una serie di numeri specifici, chiamati numeri quantici, per descrivere la posizione di un elettrone in un atomo associato. I numeri quantici specificano le proprietà degli orbitali atomici e degli elettroni in questi orbitali. Un elettrone in un atomo o in uno ione ha quattro numeri quantici per descrivere il suo stato. Pensateli come variabili importanti in un’equazione che descrive la posizione tridimensionale degli elettroni in un dato atomo.
Numero quantico principale (n)
Il numero quantico principale, indicato con (n), è il livello energetico principale occupato dall’elettrone. I livelli di energia sono distanze fisse dal nucleo di un dato atomo. Sono descritti in incrementi di numeri interi (ad esempio, 1, 2, 3, 4, 5, 6, . . .). Nella posizione n = 1, un elettrone sarebbe il più vicino al nucleo, mentre n = 2 l’elettrone sarebbe più lontano, e n = 3 ancora più lontano. Come vedremo, il numero quantico principale corrisponde al numero di riga di un atomo sulla tavola periodica.
Numero quantico di momento angolare (l)
Il numero quantico di momento angolare, indicato come (l), descrive la forma generale o regione che un elettrone occupa, la sua forma orbitale. Il valore di l dipende dal valore del numero quantico principale n. Il numero quantico del momento angolare può avere valori positivi da zero a (n – 1). Se n = 2, l potrebbe essere sia 0 che 1.
Numero quantico magnetico (m1)
Il numero quantico magnetico, indicato come (m1), descrive l’orientamento orbitale nello spazio. Gli elettroni possono essere situati in uno dei tre piani nello spazio tridimensionale intorno a un dato nucleo (x, y e z). Per un dato valore del numero quantico di momento angolare l, ci possono essere (2l + 1) valori per m1. Come esempio:
n = 2
l = 0 o 1
per l = 0, m1 = 0
per l = 1, m1 = -1, 0, +1
| Livelli di energia principali e Sotto-livelli | |||
|---|---|---|---|
| Livello di energia principale | Numero di possibili sottolivelli | Numeri quantici di momento angolare possibili | Designazione orbitale per livello energetico principale e sottolivello |
| n = 1 | 1 | l = 0 | 1s |
| n = 2 | 2 | l = 0 l = 1 |
2s 2p |
| n = 3 | 3 | l = 0 l = 1 l = 2 |
3s 3p 3d |
| n = 4 | 4 | l = 0 l = 1 l = 2 l = 3 |
4s 4p 4d 4f |
La tabella sopra mostra i possibili valori del numero quantico magnetico (m1) per i corrispondenti numeri quantici di momento angolare (l) di l = 0, l = 1, l = 2, e l = 3.
Numero quantico di spin (ms)
Summario
- I numeri quantici specificano le disposizioni degli elettroni negli orbitali.
- Ci sono quattro numeri quantici che forniscono informazioni su vari aspetti del comportamento degli elettroni.
Pratica
Guarda il video, fai una pausa ad ogni domanda e prova a calcolare il numero quantico prima di vedere la risposta scritta. Non cercare di rispondere alle domande sugli orbitali, solo a quelle sul numero quantico.
Rassegna
- Cosa fanno i numeri quantici?
- Qual è il numero quantico principale?
- Cosa rappresenta il numero quantico di spin?
Glossario
- numero quantico di momento angolare (l): Descrive la regione generale occupata dall’elettrone.
- numero quantico magnetico (m): Descrive l’orientamento orbitale dell’elettrone nello spazio.
- numero quantico principale (n): Specifica il livello energetico principale occupato dall’elettrone.
- numeri quantici: Descrivono la posizione di un elettrone in un atomo.
- numero quantico di spin (ms): Descrive lo spin per un dato elettrone.