Richiami di Teoria - La Materia. I Modelli Atomici. L'Aufbau.

Richiami di Teoria - La Materia. I Modelli Atomici. L'Aufbau

La Chimica e' principalmente la scienza delle sostanze e delle loro trasformazioni,.

E' Materia, ogni cosa che direttamente o indirettamente cade sotto i nostri sensi.

Più' propriamente la Materia e' costituita da diverse sostanze a loro volta costituite da infinitesime particelle la cui composizione e' stata, ed e', fonte di curiosità' per tutta la comunità' scientifica.

In particolare dopo il 1700 si comincio' a studiare la composizione di ogni sostanza alla ricerca di elementi base della Materia.

Venne definita come Molecola, la più' piccola parte di una sostanza , parte che pero', ne conserva le caratteristiche.

Ogni molecola può' essere definita come un raggruppamento di atomi che possono essere dello stesso elemento o di più elementi , nel secondo caso essi formano un composto.

Gli elementi noti sono (raggruppamenti di atomi tutti uguali) circa 104, essi sono stati studiati e classificati in base alle diverse caratteristiche degli atomi che li costituiscono.

Un Atomo e' (attualmente) un sistema costituito da un nucleo centrale attorno al quale ruotano cariche negative: gli elettroni. Il nucleo e' costituito da cariche positive i protoni e da cariche neutre i neutroni. L'atomo e' definito dalle seguenti grandezze :

Numero Atomico: numero degli elettroni che sono in numero uguale ai protoni.

Numero di Massa: numero dei protoni piu' il numero dei neutroni (anche peso atomico, o massa atomica).

Nel corso del Novecento sono stai formulati diversi modelli atomici, il primo dei quali fu quello di Rutherford, in cui

gli elettroni ruotavano intorno al nucleo liberando energia. Questo modello fu contestato da Bohr :

gli elettroni ruotando intorno al nucleo ,liberando energia, in brevissimo tempo avrebbero perso la loro carica, di conseguenza, subendo l'attrazione del nucleo ,vi sarebbero "caduti" sopra.

Evidentemente gli elettroni ,intui' Bohr, ruotano lungo traiettorie senza disperdere energia, Bohr defini' quelle traiettorie come orbite, formulando il suo modello atomico, molto vicino a quello piu' moderno, ma ancora incompleto.

Furono le nuove conoscenze fisiche basate sulla teoria Quantistica ed Ondulatoria a permettere il piu' recente modello atomico, nel quale agli elettroni sono associate due differenti ed apparentemente antitetiche idee, la funzione d'onda e la massa.

Gli elettroni sono onde elettromagnetiche che si muovono nello spazio, le traiettorie che virtualmente seguono, non sono altro che le zone in cui piu' probabilmente essi si trovano, ogni elettrone e' contraddistinto dai 4 numeri quantici:

- n: carica dell'orbitale puo' assumere valori da 1 a 7 tutti interi finiti(livello energetico: mi da le informazioni fondamentali sul contenuto energetico degli elettroni . E= hv dove E= energia h= costante di ck v= frequenza della radiazione)

-l: forma dell'orbitale va da 0 ad (n-l) (l=0 orbitale s sferico,l=1 orbitale p, l=2 orbitale d, l=3 orbitale f).

-m: puo' andare da -l a +l indica l'orientazione dell'orbitale.

-Ms: numero magnetico puo' essere -1/2 o +1/2 puo' essere interpretato come le "polarizzazione" dell'elettrone' da questo si deduce che in un orbitale ci possono essere al massimo 2 elettroni disposti a polarita' inversa.

Con il termine "Aufbau" si indica, la conurazione esterna degli elementi nel loro stato generale e piu' stabile a TPS,

piu' particolarmente, si definisce il metodo di riempimento degli orbitali, seguendo le regole sopra indicate.

Nel primo orbitale s vi possono essere solo 2 elettroni, nel secondo orbitale p costituito da 3 orbitali degeneri (cioe' a stesso contenuto energetico) ve ne possono essere al massimo sei relativamente al numero quantico m che indica le orientazioni degli orbitali essendo m=0 in s e m=[+1;-l;0] in p e di conseguenza m=[+1;+2;-l;-2;0] in d (ove vi potranno essere al massimo 10 elettroni (si potrebbe dire che gli elettroni possono essere 2 "per ogni valore di m" essendo per ogni valore di m Ms (+1/2 oppure -1/2)) etc . .

I valori di n sono quantizzabili e definiti, ci forniscono delle indicazioni sull'energia necessaria ad "eccitare" un elettrone ,ovvero a fornirgli l'energia necessaria a saltare dal suo livello a quello successivo (spontaneamente dopo l'eccitamento, ritornera' alla sua condizione di partenza ,liberando energia in quantita' eguale a quella fornitagli).

Se si fornisce ad un elettrone energia (anche se di poco) minore di  quella necessaria al salto di livello, esso non l'assorbira' e non si vedra' alcun salto. I valori di conseguenza ci indicano anche i valori specifici delle energie di ogni livello.

Cosi' essendo n il valore (del "livello energetico") dell'energia dell'orbitale, per l'idrogeno sara'  H 1s .