Come calcolare i livelli energetici dell'atomo di cromo

tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

Ci sono alcune materie che proprio non riescono ad entrare nella testa degli studenti, soprattutto in quella di chi proviene da studi classici. Una tra queste è la fisica quantistica, che riversa poi nella meccanica quantistica e che è strettamente correlata anche alla fisica, l'astronomia e la chimica. Si sa però che nella vita è sempre meglio avere un'infarinata generale di ogni materia. In questa breve guida vi forniremo qualche utile consiglio su come calcolare i livelli energetici dell'atomo di cromo.

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Cominciamo dalle basi. Il cromo è un elemento chimico, simboleggiato con Cr, appartenente al gruppo dei metalli di transizione. Si presenta come un metallo argenteo, facile da lucidare, con elevata durezza e bassa volatilità. La difficoltà nel riuscirlo a fondere risiede nel suo alto punto di fusione mentre, grazie alla patina di ossido che tende a rivestirlo superficialmente, risulta anche molto resistente alla corrosione. Estratto sotto forma di cromite, il Sudafrica è al vertice della classifica mondiale per l'estrazione del cromo.

Vediamo come calcolare i livelli energetici, ossia l'insieme di tutto gli orbitali aventi stessa forma e stessa energia (negativa), dell'atomo di cromo iniziando dal vedere brevemente l'atomo.

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Gli elettroni ruotano intorno al nucleo disordinatamente, cambiando costantemente la distanza da esso. La zona di spazio che l'elettrone riempie col suo moto viene detta orbitale. L'orbitale è dunque quella porzione di spazio in cui si ha maggior possibilità di trovare l'elettrone. L'elettrone può assumere solo 7 valori dell'energia. Entriamo nel campo della meccanica quantistica e della configurazione elettronica. I livelli energetici possono dunque essere solo 7. Si indicano o con i numeri 1,2,3,4,5,6,7 con le lettere maiuscole K, L, M, N, O, P , Q. Esistono anche dei sottolivelli energetici, indicati con le lettere minuscole s, p, d, f, g e preceduti dal numero del livello.

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Per quanto riguarda il cromo, per calcolare il suo livello energetico ci basterà guardare il suo numero atomico; questo, infatti, ci permette di sapere che vi sono 24 elettroni da sistemare nei diversi orbitali. Aiutandoci con lo schema dei livelli e sottolivelli, inizieremo a riempire gli orbitali un elettrone alla volta, ricordandoci che ognuno di questi orbitali verrà prima occupato da un elettrone singolo (mezzo riempimento) e, successivamente, gli elettroni residui occuperanno, uno alla volta, gli orbitali già mezzi riempiti. Questo viene chiamato Principio di Hund.
Per cui il suo livello energetico o configurazione elettronica sarà la seguente:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5

Dal livello energetico di un elemento chimico si possono poi ricavare anche il numero quantico orbitale, il numero quantico principale e il numero quantico magnetico e di spin. Tramite apposite tavole periodiche sarà più semplice memorizzare e comprendere i diversi livelli energetici dei vari elementi chimici.
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Consigli

Non dimenticare mai:
  • Non disperate se non riuscirete a comprendere alcuni concetti la prima volta, l'esercizio e lo studio costante vi aiuteranno!

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