Quali sono i sottolivelli energetici?

il sottolivelli di energia nell'atomo sono la forma in cui gli elettroni sono organizzati negli strati elettronici, la loro distribuzione nella molecola o nell'atomo. Questi sottolivelli di energia sono chiamati orbitali.

L'organizzazione degli elettroni nei sottolivelli è ciò che consente combinazioni chimiche di diversi atomi e definisce anche la loro posizione all'interno della tavola periodica degli elementi.

Gli elettroni sono disposti negli strati elettronici dell'atomo in un certo modo da una combinazione di stati quantici. Nel momento in cui uno di questi stati è occupato da un elettrone, gli altri elettroni devono essere collocati in uno stato diverso.

introduzione

Ogni elemento chimico nella Tavola periodica è costituito da atomi, che a loro volta sono composti da neutroni, protoni ed elettroni. Gli elettroni sono particelle caricate negativamente che si trovano attorno al nucleo di qualsiasi atomo, distribuite negli orbitali degli elettroni.

Gli orbitali elettronici sono il volume di spazio in cui un elettrone ha una probabilità del 95% di essere trovato. Esistono diversi tipi di orbitali, con forme diverse. In ciascun orbitale è possibile individuare un massimo di due elettroni. Il primo orbitale di un atomo è dove c'è la più alta probabilità di trovare elettroni.

Orbitali sono indicate con le lettere s, p, d ed f, cioè Sharp, Principio, diffusa e fondamentali e combinare quando gli atomi si uniscono per formare una molecola più grande. Queste combinazioni di orbitali si trovano in ogni strato dell'atomo.

Ad esempio, il livello 1 di orbitali atomici S si trovano nello strato 2 là orbitali S e P, all'interno dello strato 3 atomi ci orbitali S, P e D ed infine nello strato 4 atomi sono tutti orbitali S, P, D e F.

Anche negli orbitali troviamo diversi sotto-livelli, che a loro volta possono immagazzinare più elettroni. Gli orbitali a diversi livelli di energia sono simili tra loro, ma occupano diverse aree dello spazio.

Il primo orbitale e il secondo orbitale hanno le stesse caratteristiche che una S orbitale ha nodi radiali, hanno una maggiore probabilità di volume sferico e possono contenere solo due elettroni. Tuttavia, si trovano a diversi livelli di energia e quindi occupano diversi spazi attorno al nucleo.

Posizione nella tavola periodica degli elementi

Ciascuna delle configurazioni elettroniche degli elementi è unica, motivo per cui determinano la loro posizione nella Tavola periodica degli elementi. Questa posizione è definita dal periodo di ciascun elemento e il suo numero atomico dal numero di elettroni che ha l'atomo dell'elemento.

Quindi, usare la tavola periodica per determinare la configurazione degli elettroni negli atomi è la chiave. Gli elementi sono divisi in gruppi in base alle loro configurazioni elettroniche come segue:

Ogni orbitale è rappresentato in blocchi specifici all'interno della tavola periodica degli elementi. Ad esempio, il blocco S orbitale è la regione dei metalli alcalini, il primo gruppo della tavola e che sono sei litio (Li), rubidio (Rb), potassio (K), sodio (Na), elementi francio ( Fr) e Cesio (Cs) e anche idrogeno (H), che non è un metallo, ma un gas.

Questo gruppo di elementi ha un elettrone, che di solito si perde facilmente per formare uno ione con carica positiva. Sono i metalli più attivi e i più reattivi.

L'idrogeno, in questo caso è un gas, ma rientra nel gruppo 1 della Tavola periodica degli elementi poiché ha anche un solo elettrone. L'idrogeno può formare ioni con una singola carica positiva, ma il raggiungimento del suo singolo elettrone richiede molta più energia rispetto alla rimozione degli elettroni dagli altri metalli alcalini. Formando composti, l'idrogeno di solito genera legami covalenti.

Tuttavia, sotto pressioni molto elevate, l'idrogeno diventa metallico e si comporta come il resto degli elementi del suo gruppo. Questo accade, ad esempio, all'interno del nucleo del pianeta Giove.

Il gruppo 2 corrisponde ai metalli alcalino terrosi, poiché i loro ossidi hanno proprietà alcaline. Tra gli elementi di questo gruppo troviamo il Magnesio (Mg) e il Calcio (Ca). Anche i loro orbitali appartengono al livello S.

I metalli di transizione, che corrispondono ai gruppi da 3 a 12 nella Tavola periodica, hanno orbitali di tipo D.

Gli elementi che vanno dal gruppo 13 al 18 nella tabella corrispondono a P. orbitali e infine gli elementi noti come lantanidi e attinidi hanno orbitali di nome F.

Posizione dell'elettrone negli orbitali

Gli elettroni si trovano negli orbitali dell'atomo come un modo per diminuire l'energia. Pertanto, se cerchi di aumentare l'energia, gli elettroni riempiranno i livelli orbitali principali, allontanandosi dal nucleo dell'atomo.

Dobbiamo considerare che gli elettroni hanno una proprietà intrinseca nota come rotazione. Questo è un concetto quantistico che determina, tra le altre cose, la rotazione dell'elettrone all'interno dell'orbitale. Che cosa è essenziale per determinare la tua posizione nei sottolivelli energetici.

Le regole che determinano la posizione degli elettroni negli orbitali dell'atomo sono le seguenti:

• Principio di Aufbau: gli elettroni entrano prima negli orbitali con meno energia. Questo principio si basa sui diagrammi dei livelli di energia di certi atomi.

• Principio di esclusione di Pauli: un orbitale atomico può descrivere almeno due elettroni. Ciò significa che solo due elettroni con spin di elettroni diversi possono occupare un orbitale atomico.

Ciò implica che un orbitale atomico è uno stato energetico.

• Regola di Hund: quando gli elettroni occupano gli orbitali con la stessa energia, gli elettroni entreranno prima negli orbitali vuoti. Ciò significa che gli elettroni preferiscono spin paralleli in orbitali separati dei sottolivelli energetici.

Gli elettroni riempiranno tutti gli orbitali nei sottolivelli prima di incontrare gli spin opposti.

Configurazioni elettroniche speciali

Ci sono anche atomi con casi speciali di sottolivelli energetici. Quando due elettroni occupano lo stesso orbitale, non devono avere solo spin diversi (come indicato dal principio di esclusione di Pauli), ma l'accoppiamento degli elettroni aumenta leggermente l'energia.

Nel caso di sottolivelli energetici, un livello secondario mezzo pieno e uno pieno completo riducono l'energia dell'atomo. Questo porta l'atomo ad avere una maggiore stabilità.

riferimenti

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