Struttura elettronica dell'atomo - Esercitazione
Argomenti dell'esercitazione
modificaTipi di orbitali atomici - Livelli e sottolivelli energetici (elettronici) - Numeri quantici e grandezze fisiche correlate - Numero quantico principale, numero quantico secondario (azimutale) e numero quantico magnetico - Numero quantico di spin dell’elettrone - Orbitali degeneri - Individuazione della combinazioni possibili e delle combinazioni non possibili di numeri quantici - Determinazione del valore dei numeri quantici relativi ad un certo livello energetico - Determinazione del numero di sottolivelli contenuti in un certo livello energetico - Determinazione del numero di orbitali appartenenti ad un certo livello o sottolivello energetico - Calcolo del numero di elettroni aventi una data combinazione di numeri quantici.
Ordine di riempimento dei livelli energetici e degli orbitali - Principio della minima energia - Principio di esclusione di W. Pauli - Regola di Hund (o della massima molteplicità) - Successione dell’energia negli orbitali e regola per la determinazione della successione dell’energia degli orbitali - Il principio dell'Aufbau (o principio di costruzione della configurazione elettronica di un atomo) - Diagramma a zig-zag - Determinazione della configurazione elettronica fondamentale e della configurazione elettronica eccitata di atomi polielettronici neutri mediante il diagramma a zig-zag o la tavola periodica - Determinazione della configurazione elettronica fondamentale e della configurazione elettronica eccitata di cationi ed anioni monoatomici polielettronici.
Esercizi
modificaEsercizio n. 1
modificaDi seguito sono riportate cinque diverse combinazioni del numero quantico principale e del numero quantico secondario riferite a cinque differenti orbitali. Indica per ogni combinazione il rispettivo orbitale.
(a) | n = 3 | l = 2 | ||
(b) | n = 4 | l = 0 | ||
(c) | n = 2 | l = 1 | ||
(d) | n = 6 | l = 5 | ||
(e) | n = 5 | l = 4 |
Esercizio n. 2
modificaCalcolare quale è il numero massimo di elettroni (n elettroni) che sono caratterizzati da ciascuna delle seguenti combinazioni di numeri quantici. Per le combinazioni non possibili, giustificare la risposta
(a) | n = 4 | l = 2 | ms = ½ | |||||||
(b) | n = 2 | l = 1 | ms = -½ | |||||||
(c) | n = 3 | |||||||||
(d) | n = 3 | l = 3 | m = -1 | |||||||
(e) | n = 5 | l = 1 | m = 1 |
Esercizio n. 3
modificaPer ognuno dei seguenti insiemi di numeri quantici dire se si tratta di un insieme possibile o non possibile. Per gli insiemi non possibili giustificare la risposta.
(a) | n = 1 | l = 1 | m = 2 | ms = ½ | ||||||
(b) | n = 8 | l = 6 | m = - 4 | ms = ½ | ||||||
(c) | n = 5 | l = 3 | m = -3 | ms = 0 | ||||||
(d) | n = 2 | l = -1 | m = -1 | ms = -½ | ||||||
(e) | n = 4 | l = 3 | m = 4 | ms = -½ |
Esercizio n. 4
modificaCalcolare quale è il numero massimo di elettroni (nelettroni) che sono caratterizzati da ciascuna delle seguenti combinazioni di numeri quantici. Per quelle non possibili, giustificare la risposta.
(a) | n = 5 | l = 3 | m = 3 | |||||||
(b) | n = 2 | l = 0 | m = ½ | |||||||
(c) | n = 3 | l = -2 | m = 0 | ms = -½ | ||||||
(d) | n = 6 | l = 3 | ||||||||
(e) | n = 7 | l = 4 |
Esercizio n. 5
modificaIdentificare, fra i seguenti insiemi di numeri quantici, quelli possibili. Per gli insiemi che non sono possibili, indicare qual è l'errore.
(a) | n = 4 | l = 3 | m = -2 | ms = -½ | ||||||
(b) | n = 4 | l = 3 | m = -3 | ms = ½ | ||||||
(c) | n = -3 | l = 2 | m = 0 | ms = -½ | ||||||
(d) | n = 7 | l = 5 | m = 4 | ms = -½ | ||||||
(e) | n = 3 | l = 2 | m = 0 | ms = -⅔ |
Risposte
modificaEsercizio n. 1
modifica(a) 3d.
(b) 4s.
(c) 2p.
(d) 6h.
(e) 5g.
Esercizio n. 2
modifica(a) nelettroni = 5 elettroni.
(b) nelettroni = 3 elettroni.
(c) nelettroni = 18 elettroni.
(d) nessun elettrone (se n = 3, l deve essere
minore di 3).
(e) nelettroni = 2 elettroni.
Esercizio n. 3
modifica(a) Non possibile: se l = 1, m = -1, 0, 1.
(b) Possibile.
(c) Non possibile: ms = ±½.
(d) Non possibile: l non può essere negativo.
(e) Non possibile: se l = 3, m = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3.
Esercizio n. 4
modifica(a) nelettroni = 2 elettroni.
(b) nessun elettrone: m è sempre un numero intero.
(c) nessun elettrone: l non può essere negativo.
(d) nelettroni = 14 elettroni.
(e) nelettroni = 18 elettroni.
Esercizio n. 5
modifica(a) Possibile.
(b) Possibile.
(c) Non possibile: n non può essere negativo.
(d) Possibile.
(e) Non possibile: ms = -½, ½.
Risorse
modificaEsercitazioni di chimica generale ed inorganica
modificaQuiz di chimica generale ed inorganica
modificaBibliografia
modifica- Peter William Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman, Fondamenti di chimica generale, Bologna, Zanichelli, 2018, ISBN 97-888-0867-012-0.
Collegamenti esterni
modifica- Rodomontano, Chimica generale, rodomontano.altervista.org. URL consultato il 4 gennaio 2020.
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