Come calcolare i livelli energetici dell'atomo di carbonio

tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

La meccanica quantistica è una materia strettamente legata alla chimica, alla fisica ed all'astronomia ed è una disciplina che può andare a creare non pochi problemi e dubbi agli studenti. Nonostante sia molto ostica e non semplice da affrontare può risultare molto interessante ed affascinante una volta che se ne comprendono i concetti di base. In questa guida, a tal proposito, andremo a fare chiarezza, in modo particolare, su come calcolare i livelli energetici dell'atomo di carbonio.

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Il carbonio è uno degli elementi chimici e viene indicato dalla tavola periodica con la lettera "C". Si tratta di un elemento che fa parte dei non metalli, è tetravalente ed ha come numero atomico 6. Il carbonio era già molto conosciuto dagli antichi in quanto si poteva ottenere in modo semplice andando a bruciare del materiale di natura organica in presenza di ossigeno. Questo, in natura, si può trovare sotto due diverse tipologie di forme: il diamante oppure la grafite.

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Gli elettroni ruotano in modo disordinato (cambiano continuamente la loro distanza rispetto al nucleo) attorno al nucleo dell'elemento preso in considerazione. Con il termine orbitale viene indicato lo spazio che l'elettrone va ad occupare andando a compiere il suo moto e dunque, è proprio in questo spazio dove c'è una possibilità maggiore di trovare l'elettrone.
Quest'ultimo può andare ad assumere, al massimo, sette differenti livelli d'energia che vengono rappresentati con le lettere maiuscole "K", "L", "M", "N", "O", "P" e "Q" oppure con la numerologia utilizzando numeri che vanno da 1 a 7. I sottolivelli, invece, sono indicati dalle lettere minuscole.

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Gli elettroni riempiono gli orbitali in modo progressivo partendo dai sottolivelli più poveri d'energia fino a raggiungere quelli ad energia maggiore. Il primo livello energetico coincide anche col suo sottolivello in quanto qui è presente un solo orbitale dalla forma sferica, 1s. Diversamente da questo, nel secondo livello sono presenti due sottolivelli: 2s (a minore energia ed è di forma sferica ma con un raggio un po' più grande se paragonato ad 1s che, come nel caso precedente può contenere due elettroni) e il 2p (contiene tre orbitali a forma di doppia pera contrapposta; questo sottolivello può contenere massimo sei elettroni, due per orbitale). Questo secondo livello energetico può contenere in totale, al massimo, 8 elettroni. Conoscendo il livello energetico di un elemento è possibile andare a ricavare anche il suo numero quantico principale, quello orbitate, quello magnetico e quello di spin.

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Consigli

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  • Purtroppo solo lo studio può dissipare i vostri dubbi. Non siate comunque prevenuti nei confronti di questa difficile ma affasicnante materia.
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