“Evoluzione” della teoria atomica

“Evoluzione” della teoria atomica

Orbitali atomici

http://www.shef.ac.uk/chemistry/orbitron/

Il principio dell’Aufbau

della costruzione

Si possono “costruire” idealmente gli atomi di tutti gli elementi :

 si parte dall’idrogeno

 si procede in ordine di numero atomico crescente

 si aggiunge un protone nel nucleo

 si aggiunge un elettrone nell’orbitale a più bassa energia

disponibile rispettando il principio di Pauli e la regola di Hund

Energia degli orbitali atomici

E

Atomi polielettronici

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f … 6s 6p 6d 6f … … 7s 7p … … … …

E ne rgi a de i l iv el li

1s

2s

2p 3s

4s 3p 3d

4p

Principio di esclusione di Pauli. Regola di Hund

Principio di esclusione di Pauli

In uno stesso atomo non possono esistere due elettroni caratterizzati dalla stessa quaterna di numeri quantici n l m

_l

m

_s

.

Se due elettroni sono descritti dal medesimo orbitale, essi devono possedere spin opposto.

Principio di massima molteplicità di spin. Regola di Hund

due elettroni con spin antiparalleli nello stesso orbitale esercitano una

repulsione reciproca maggiore rispetto a due elettroni con spin paralleli in

due distinti orbitali degeneri

E

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p

… …

1 1s

H

¹

3 2s

Li

¹

4

Be

2s²

11

Na

3s¹

12

Mg

3s²

5 2s

B

²2p¹

6 2s

C

²2p²

7 2s

N

²2p³

8 2s

O

²2p⁴

9 2s²

F

2p⁵

2

He

1s²

10 2s

Ne

²2p⁶

13 3s

Al

²3p¹

14 3s

Si

²3p²

15 3s

P

²3p³

16 3s

S

²3p⁴

17 3s

Cl

²3p⁵

18 3s

Ar

²3p⁶

Il principio dell’Aufbau

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f … 6s 6p 6d 6f … … 7s 7p … … … …

19 4s

K

¹

20

Ca

4s²

21 3d

Sc

¹4s²

22 3d

Ti

²4s²

23 3d

V

³4s²

24 3d

Cr

⁵4s¹

25 3d

Mn

⁵4s²

26 3d

Fe

⁶4s²

27 3d

Co

⁷4s²

28 3d

Ni

⁸4s²

29 3d

Cu

¹⁰4s¹

30 3d

Zn

¹⁰4s²

31 4s

Ga

²4p¹

32 4s

Ge

²4p²

33 4s

As

²4p³

34 4s

Se

²4p⁴

35 4s

Br

²4p⁵

36 4s

Kr

²4p⁶

1 1s

H

¹

3 2s

Li

¹

11

Na

3s¹

19 4s

K

¹

37

Rb

5s¹

55

Cs

6s¹

87

Fr

7s¹

4

Be

2s²

12

Mg

3s²

20

Ca

4s²

38 5s

Sr

²

56

Ba

6s²

88

RA

7s²

21 3d

Sc

¹4s²

39 4d

Y

¹5s²

57 5d

La

¹6s²

89 6d

Ac

¹7s²

22 3d

Ti

²4s²

40 4d

Zr

²5s²

72 5d

Hf

²6s²

23 3d

V

³4s²

41 4d

Nb

⁴5s¹

73 5d

Ta

³6s²

24 3d

Cr

⁵4s¹

42 4d

Mo

⁵5s¹

74 5d

W

⁴6s²

25 3d

Mn

⁵4s²

43 4d

Tc

⁵5s²

75 5d

Re

⁵6s²

26 3d

Fe

⁶4s²

44 4d

Ru

⁷5s¹

76 5d

Os

⁶6s²

27 3d

Co

⁷4s²

45 4d

Rh

⁸5s¹

77 5d

Ir

⁷6s²

28 3d

Ni

⁸4s²

46 4d

Pd

¹⁰

78 5d

Pt

⁹6s¹

29 3d

Cu

¹⁰4s¹

47 4d

Ag

¹⁰5s¹

79 5d

Au

¹⁰6s¹

30 3d

Zn

¹⁰4s²

48

Cd

5s²

80

Hg

6s²

5 2s

B

²2p¹

13 3s

Al

²3p¹

31 4s

Ga

²4p¹

49 5s

In

²5p¹

81 6s

Tl

²6p¹

6 2s

C

²2p²

14 3s

Si

²3p²

32 4s

Ge

²4p²

50 5s

Sn

²5p²

82 6s

Pb

²6p²

7 2s

N

²2p³

15 3s

P

²3p³

33 4s

As

²4p³

51 5s

Sb

²5p³

83 6s

Bi

²6p³

8 2s

O

²2p⁴

16 3s

S

²3p⁴

34 4s

Se

²4p⁴

52 5s

Te

²5p⁴

84 6s

Po

²6p⁴

9 2s²

F

2p⁵

17 3s

Cl

²3p⁵

35 4s

Br

²4p⁵

53 5s²

I

5p⁵

85 6s

At

²6p⁵

2

He

1s²

10 2s

Ne

²2p⁶

18 3s

Ar

²3p⁶

36 4s

Kr

²4p⁶

54 5s

Xe

²5p⁶

86 6s

Rn

²6p⁶

58 4f¹

Ce

5d¹6s² 90 6d

Th

²7s²

59 4f²5d

Pr

¹6s² 91 5f²

Pa

5d¹7s²

60 4f³

Nd

5d¹6s² 92 5f³5d

U

¹7s²

61 4f⁴

Pm

5d¹6s² 93 5f⁴

Np

5d¹7s²

62 4f⁵

Sm

5d¹6s²

94 5f

Pu

⁶7s²

63 4f⁶

Eu

5d¹6s² 95 5f

Am

⁷7s²

64 4f⁷

Gd

5d¹6s² 96 5f

Cm

⁷6d¹7s²

65 4f⁸

Tb

5d¹6s² 97 5f⁸

Bk

6d¹7s²

66 4f⁹

Dy

5d¹6s² 98 5f

Cf

¹⁰7s²

67 4f¹⁰

Ho

5d¹6s²

99 5f

Es

¹¹7s²

68 4f¹¹

Er

5d¹6s² 100

5f

Fm

¹²7s²

69 4f¹²

Tm

5d¹6s²

101 5f

Md

¹³7s²

70 4f¹³

Yb

5d¹6s²

102 5f

No

¹⁴7s²

71 4f¹⁴

Lu

5d¹6s²

103 5f¹⁴

Lw

6d¹7s²

Il principio dell’aufbau: la tavola periodica