Modelli atomici ed elettroni

Modello atomico di Dalton

Atomi → formano la materia, sono microscopici, indivisibili, indistruttibili e non creabili ex-novo, neanche attraverso una reazione chimica. 

Elemento → composto da atomi tutti uguali, non è possibile ottenere gli atomi di un elemento da un altro elemento. 

No particelle, no radioattività, no isotopi. 

Modello atomico di Thomson

Carica positiva distribuita in modo omogeneo con elettroni incastonati (=panettone).

Modello atomico di Rutherford

Nucleo centrale con tutta la massa e cariche negative puntiformi. 

Modello atomico di Bohr

Orbite circolari quantizzate. 

Modello atomico di Schrodinger

Orbitali atomici → definiti da numeri quantici, non traiettorie definite ma zone ad alta probabilità in cui è possibile trovare un elettrone. 

Modello atomico meccanico “ondulatorio”

Modello corrente con orbitali atomici di Schrödinger e con principio di indeterminazione di Heisenberg (impossibile conoscere contemporaneamente posizione e quantità di moto di un elettrone). 

Numero quantico

Il numero quantico specifica il valore di una proprietà dell’elettrone come lo stato energetico o la tipologia di orbitale in cui potrebbe trovarsi.

Ciascun orbitale è caratterizzato da tre numeri quantici: 

• Energia (n) → livello energetico dell’orbitale. Maggiore è l’energia, maggiore è la distanza dell’elettrone dal nucleo. Valori che vanno da 1 a infinito. 

• Forma (I): 

  • sferica → orbitali s; 

  • bilobata su tre assi → orbitali p; 

  • sagome complesse → orbitali d e f; 

Assume valori che vanno da 0 a n-1 e corrisponde al sottolivello dell’orbitale. 

• Orientamento (mI) → assume valori compresi tra -I e +I (compreso lo 0) e corrisponde al numero di orbitali di un sottolivello; 

Sottolivelli e I

Sottolivello	l
s	0
p	1
d	2
f	3

Orbitali ed elettroni massimi

Orbitali	Elettroni massimi
1	2
3	6
5	10
7	14

Numero quantico di spin

Assume valori pari a +½ e -½ e definisce il verso di rotazione dell’elettrone. 

Numero massimo di elettroni un livello

N° max e- in un livello = 2n²

Principi della configurazione elettronica

Aufbau → gli orbitali sono riempiti partendo da quelli a minima energia; 

Pauli → ogni orbitale può avere al massimo 2 elettroni con spin opposti; 

Hund → gli elettroni occupano uno a uno tutti gli orbitali dello stesso sottolivello prima di accoppiarsi fra loro in uno stesso orbitale. 

N.B. → il numero atomico corrisponde al numero totale degli elettroni da distribuire nei vari orbitali. 

Come individuare un elemento dalla sua configurazione elettronica

Gruppo → corrisponde al n. di elettroni presenti nei sottolivelli s e p; 

Periodo → corrisponde al livello energetico più alto (numero più alto davanti a s, p, d o f). 

Ibridazione (definizione)

Processo per cui gli orbitali facenti parte del guscio più esterno di un atomo si riarrangiano tra di loro e restituiscono un uguale numero di orbitali atomici (ibridi) identici tra loro sia per la forma che per energia. 

Gli orbitali tendono a disporsi nello spazio il più lontano possibile tra loro. 

Tipi di ibridazione

• sp3 → 3 orbitali p + 1 orbitale s → 4 orbitali ibridi → tipico dei legami singoli; 

• sp2 → 2 orbitali p + 1 orbitale s → 3 orbitali ibridi → tipico dei legami doppi; 

• sp → 1 orbitale p + 1 orbitale s → 2 orbitali ibridi + 2 p liberi → tipico dei legami tripli (oppure due legami doppi) 

Legami sigma e pi greco

Legame sigma (σ) → testa-testa, elettroni localizzati su l'asse internucleare; 

Legame pi greco (π) → sovrapposizione laterale. 

Il legame singolo ha un solo σ; il legame doppio ha un σ e π; il legame triplo ha un σ e due π. 

Strutture di Lewis per la formazione dei legami

Per rappresentare lo strato di valenza si inseriscono gli elettroni a uno a uno in senso orario o antiorario.

• I singoli elettroni vengono definiti elettroni spaiati,

• quelli accoppiati vengono definiti doppietti elettronici.

• Quando si disegna una molecola, si rappresentano tutti gli elementi secondo la struttura di Lewis e si collegano innanzitutto gli elettroni spaiati.

• A quel punto, se l’atomo centrale presenta un doppietto elettronico, quei due elettroni potranno formare due nuovi legami con gli elettroni spaiati degli atomi periferici rimanenti. 

VSEPR

Conta i gruppi elettronici (legami + doppietti). Questi si dispongono il più lontano possibile. I doppietti respingono più dei legami e modificano la forma della molecola.

VSEPR con 2 gruppi elettronici e 0 doppietti

Forma lineare

VSEPR con 3 gruppi elettronici e 0 doppietti

Forma trigonale planare

VSEPR con 3 gruppi elettronici di cui 1 doppietto

Forma angolare

VSEPR con 4 gruppi elettronici e 0 doppietti

Forma tetraedica

VSEPR con 4 gruppi elettronici di cui un doppietto

Forma di piramide trigonale

VSEPR con 4 gruppi elettronici di cui 2 doppietti

Forma angolare