I numeri quantici forniscono tutte le informazioni relative all'elettrone, come le forme e le energie dell'orbitale su cui si trovano. Rappresentano il modo in cui vengono riassunte le equazioni di Schrödinger.
ORBITALE
Lo spazio in cui c'è la più alta probabilità che si trovi l'elettrone. Gli orbitali si formano utilizzando le equazioni differenziali di Schrodinger che applicano delle equazioni differenziali alle lunghezze d'onda associate all'elettrone, ottenendo la funzione d'onde Ψ (psi), il cui quadrato corrisponde proprio all'orbitale.
I numeri quantici sono 4, e indicano:
- Numero quantico principale (n)
- Numero quantico secondario (l)
- Numero quantico magnetico (m)
- Numero quantico di spin (ms)
Numero quantico principale (n)
Indica il livello energetico e corrisponde ai livelli che aveva intuito Bohr. Assume tutti i valori compresi tra 1 e 7 nell'atomo.
Numero quantico secondario (l)
Indica i sottolivelli e anche la forma dell'orbitale. Assume tutti i valori compresi tra zero e n-1, dove n è il numero quantico principale.
Numero quantico magnetico (m)
Indica l'orientamento e il comportamento dell'atomo se sottoposto a un campo magnetico. Assume tutti i valori tra -l e +l.
Numero quantico di spin (ms)
Indica i due possibili sensi di rotazione dell'elettrone. Assume solo due valori: + 1/2 e -1/2.
I numeri quantici indicano l'orientamento e le caratteristiche degli orbitali elettronici all'interno degli atomi.
CONFIGURAZIONE ELETTRONICA
Il principio di Aufbau prevede che per effettuare la configurazione elettronica di un atomo si debbano collocare gli elettroni negli orbitali seguendo determinati principi e regole. Si parte dal numero atomico che corrisponde al numero di elettroni dell'atomo.
Si devono seguire le regole della diagonale per la configurazione elettronica di un atomo, posizionando gli elettroni in ordine di energie crescenti, tenendo presente che al crescere dell'energia corrisponde un crescente di n. Le regole della diagonale prevedono anche il riempimento degli orbitali in modo da rispettare le regole di Pauli e di Hund.
Il principio di Pauli prevede che in un orbitale possono stare al massimo due elettroni con spin opposto, mentre il principio di Hund stabilisce che se ci sono orbitali isoenergetici, gli elettroni si disporranno prima in modo isolato e poi, se necessario, si accoppieranno.
La configurazione di Lewis si effettua disponendo intorno al simbolo chimico gli elettroni di valenza come punti nelle direzioni dei punti cardinali, indicando anche il numero di elettroni di valenza tramite punti.
Ad esempio, la configurazione elettronica del carbonio (C) con numero atomico 6 è:
1s² 2s² 2px² 2py¹ 2pz¹
