Sweetie ha chiesto in Matematica e scienzeChimica · 6 anni fa

Mi spiegate l'effetto della carica nucleare, delle repulsioni interelettroniche e della forma sull'energia degli orbitali?

Sul libro dice: " per isolare l'effetto della carica nucleare (Z) confrontiamo l'atomo di H e lo ione He+. Entrambi hanno in solo elettrone nell'orbitale 1s, ma hanno differenti cariche nucleari: l'atomo di H ha una carica nucleare 1+ e lo ione He+ ha una carica nucleare 2+."

Come fa ad avere un elettrone lo ione He+ se ha due elettroni nell'orbitale 1s dato che la configurazione elettronica è: 1s^2 ?

E poi per quanto riguarda l'effetto della forma dell'orbitale sulla sua energia il libro dice: "per isolare l'effetto della forma dell'orbitale confrontiamo l'atomo di Li nel suo stato fondamentale e l'atomo di Li nel suo primo stato eccitato. I due sistemi atomici sono identici, eccettuato il fatto che l'elettrone esterno occupa orbitali con differenti valori di l. Oltre all'orbitale 1s occupato, l'atomo di Li nel suo stato fondamentale ha un elettrone nell'orbitale 2s (1s^2 2s^1), mentre l'atomo di Li nel suo primo stato eccitato ha il suo terzi elettrone in un orbitale 2p."

Perché l'atomo di Li nel suo primo stato eccitato ha il suo terzi elettrone in un orbitale 2p?

3 risposte

Classificazione
  • 6 anni fa
    Risposta preferita

    La configurazione 1s² si intende per un atomo di elio neutro e non eccitato.

    Quando un atomo è eccitato, ovvero gli viene fornita in qualche modo energia, i suoi elettroni tendono ad allontanarsi dal nucleo e a passare verso orbitali a più alto valore energetico, ecco che il terzo elettrone dell’atomo di litio invece di posizionarsi nell’orbitale 2s passa a quello successivo 2p.

    Se l’energia è sufficientemente alta l’elettrone fuoresce dell’atomo e l’atomo diventa uno ione positivo.

    Uno ione è un atomo carico negativamente o positivamente: ovvero se ha rispettivamente un elettrone in più o in meno rispetto ai protoni presenti nel nucleo.

    Quindi lo ione He⁺ ha un solo elettrone nell’orbitale 1s. perché il suo secondo elettrone è stato estratto dall’atomo ad esempio da a causa di un fotone (luce) ad alta energia che lo ha colpito.

  • 6 anni fa

    Dunque: l'atomo di elio ha configurazione 1s^2, lo ione He+ è un'atomo di elio senza un'elettrone, dunque la configurazione dello ione (e non dell'atomo neutro) è 1s^1.

    L'atomo di litio nello stato fondamentale ha configurazione 1s^2 2s^1. Siccome l'orbitale interno è schermato da quello interno e molto più vicino (= attratto) dal nucleo, lo stato eccitato potrà coinvolgere solo l'elettrone in 2s. L'orbitale a più alta energia più vicino al 2s è il 2p. Dunque l'elettrone "salta", una volta fornita la giusta E (energia), dal 2s al 2p. Il risultato è la seguente configurazione (dello stato eccitato): 1s^1 2s^0 2p^1. Ovviamente è uno stato instabile e decade immediatamente emettendo energia (solitamente come radiazione elettromagnetica), allo stato fondamentale.

    Più in generale, l'energia di un orbitale è dovuta essenzialmente a: 1- carica nucleare efficace (cioè la carica nucleare che l'elettrone "percepisce"); 2- numero quantico principale (n) ed angolare (l, che determina la forma dell'orbitale).

    Il numero quantico n è direttamente legato all'energia dell'orbitale: più n cresce, più l'energia cresce. La forma dell'orbitale influisce sulla vicinanza al nucleo e quindi sull'attrazione da parte di esso. Gli orbitali s sono i più vicini al nucleo, dunque a parità di n hanno l'energia minore (i loro elettroni sono i più "attratti"); seguono p, d ed f, i cui elettroni si dispongono in vari lobi sempre più esterni e sempre meno attratti dal nucleo, quindi l'energia cala, a parità di n, dall'orbitale s, ai p, ai d, agli f.

    Infine la carica nucleare efficace (Zeff). Essa determina molte delle proprietà periodiche degli elementi, oltre a permettere la risoluzione dell'equazione di Schroedinger per gli atomi polielettrolitici. Devi infatti considerare due cose: finché c'è un solo elettrone (es. in H od He+), tutto va bene, non c'è nessuna repulsione fra cariche uguali (escluso il nucleo, dove interviene la forza nucleare forte). Però mano a mano che gli orbitali si riempono, gli elettroni tendono a respingersi per effetto della repulsione elettrostatica, influenzando l'energia (come anche la forma) degli orbitali. La Zeff = Z - S, dove Z è la carica nucleare (n° di protoni) ed S è una costante di schermo, un valore che tiene conto degli effetti repulsivi dovuti agli elettroni. Così come l'energia, anche l'effetto repulsivo (sempre a parità di n) dipende dalla forma orbitalica: più sono vicini al nucleo, più lo schermo è "efficiente". In parole povere, un elettrone che sta nell'orbitale p, sarà molto schermato dall's, ma poco da altri elettroni sull'orbitale p. La Zeff è un valore che calcoli per ogni singolo elettrone.

    Ricorda sempre che dipende sia dall'effetto schermante che dalla carica nucleare: il primo tende ad aumentare l'energia dell'orbitale (minore attrazione elettrone-nucleo), il secondo tende a diminuirla (maggiore attrazione).

    Un effetto apparentemente controintuitivo della Zeff, è che l'energia di stessi orbitali (es. il 2s) su atomi diversi, è diversa. Esempio: il 2s del boro ha energia molto più alta del 2s dell'ossigeno perché in quest'ultimo ci sono due protoni in più nel nucleo, che significa maggiore attrazione e minore energia.

    Spero di essere stato abbastanza chiaro.

  • 6 anni fa

    Allora! Allinizio il libro ti dice di confrontare un atomo di H quindi 1 elettrone e 1 protone con uno catione di He quindi un atomo di elio che ha perso un elettrone e per questo è carico positivamente, percio al posto di avere 2 elettroni, 2 protoni e 2 neutroni ha 1 solo elettrone, 2 protoni e 2 neutroni. Questo catione, a differenza dell'atomo di elio ha una configurazione elettronica uguale a quella dell'H cioe 1s1.

    Per quanto riguarda latomo di Li: lui possiede 3 elettroni che si dispongono negli orbitali in ordine di energia crescente, percio 1s2, 2s1.

    Se latomo di litio viene colpito da una sufficiente quantita di energia, passa al suo stato eccitato, ce ne sono tanti in base a quanta energia colpisce latomo, diciamo che il primo stato eccitato è quello in cui latomo piu esterno (2s1) passa al livello energetico superiore (2p)

    Percio latomo di litio allo stato eccitato ha una configurazione elettronica 1s2, 2p

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