Chimica: i numeri quantici

L'argomento di chimica frequentemente collegato ai numeri quantici è piuttosto astioso per gli studenti. Particolarmente lo è per le persone che si approcciano per la prima volta a tale materia interessante. Non è particolarmente difficile, in realtà. Occorrerà solo comprendere la struttura degli atomi degli elementi, capendo che tale struttura viene modificata dai numeri quantici specifici. Detto questo, avrete chiaro lo schema (legato ai numeri quantici) relativo ai comportamenti ed anche alla struttura di un atomo. Se trovate interessante tale articolo, proseguite la lettura di tale tutorial e vi chiarirete le idee. Buona lettura!

La cosa da conoscere più importante è che le orbite prendono il nome di "orbitali". Essi non hanno una forma ellittica. Potranno inoltre essere di più forme, descritte proprio dal numero quantico associandoli ad un livello energetico specifico. Vi consigliamo prima di tutto di immaginare l'atomo come sia un sistema solare in miniatura, formato dal nucleo, che potrebbero ipoteticamente il Sole, e dagli elettroni, che potrebbero essere i pianeti sempre ipoteticamente che girano attorno, ognuno nell'orbita propria, trovandosi tutti in un punto particolare attorno al nucleo stesso.

Quello che caratterizza ciascun orbitale, sia nello stato energetico, sia nella forma, sono i quattro numeri quantici fondamentali. Il primo chiameremo con "n" è il principale. Esso sta ad indicare la distanza media dell'elettrone dal nucleo ed il livello energetico degli orbitali. Poi "l", il secondario, che definisce la forma dell'orbitale assumendo valori compresi tra "0" ed "n - 1". Ed infine "m" che è il magnetico, indicando il numero di orientazioni che un orbitale specifico potrà avere nello spazio. La lettera "s" indicherà spin, che denota il senso di rotazione degli elettroni.

Il numero quantico "n" assume tutti i valori interi positivi e, per ciascuno di essi esisteranno quindi "n^2" orbitali diversi, come per esempio, se "n = 2", avrete allora quattro orbitali. Per i valori di "l" compresi tra lo "0" ed il "3", sarà possibile utilizzare le lettere minuscole rispettivamente "s", "p", "d" ed "f". Gli orbitali "s" hanno una simmetria sferica contenendo due elettroni al massimo. Gli orbitali "p" assomigliano a due lobi, espandendosi lateralmente nel nucleo, formando come un otto. Gli orbitali "d", hanno invece l'aspetto di due orbitali "p" intersecati al centro. Gli orbitali "f" hanno una forma maggiormente complessa, essendo formati da ben sette orbitali.

Provate ad immaginare che l'elettrone, mentre si muove nello spazio, faccia anche un movimento rotatorio su sé stesso. Tale movimento potrà essere orario (+ 1/2), oppure antiorario (- 1/2).
Il numero quantico "m" indica l'orientamento dell'orbitale nello spazio, assumendo valori compresi tra "- l" e "+ l", zero compreso. Se "l = 1" si avrà "- 1 ? m ? + 1" ed esso sta a significare che si avrà tre orbitali "p" con tre orientamenti separati. Il numero quantico "s", legato al senso di rotazione dell'elettrone nello spazio, assume i valori "+ 1/2" e "- 1/2".

• Un testo base di chimica può aiutare ad approfondire se vi interessano informazioni più dettagliate

• Numeri quantici e livelli energetici

• Come scrivere la configurazione elettronica di un elemento
• Chimica: la teoria delle bande