Transcription
In questo video impareremo a scrivere la configurazione elettronica di un atomo. Scrivere la configurazione elettronica significa andare a vedere come sono distribuiti gli elettroni di quell'atomo nei vari livelli e sottolivelli energetici.
Ricordiamo, sulla base anche di quello che abbiamo detto nel video dei numeri quantici, come ehm com'è l'atomo nella forma in cui oggi lo consideriamo. Abbiamo un nucleo con cariche positive e attorno al nucleo si distribuiscono gli elettroni nei vari livelli energetici. I livelli energetici hanno un livello di energia che è più basso se siamo vicino al nucleo e mano a mano questo livello energetico si alza e ogni livello energetico, ricordiamo che li rappresentiamo con numeri da 1 a 7 e questi sono sufficienti per andare a descrivere tutti gli elementi della tavola periodica.
I ehm ogni livello è caratterizzato da sottolivelli che sono rappresentati dai numeri, dalle lettere S, P, D, F che indicano diversi tipi di orbitali. Ora ricordiamoci un'altra cosa prima di entrare nel vivo di come si scrive la configurazione elettronica di un atomo, che gli orbitali che analizzeremo saranno orbitali di quattro tipi. Abbiamo l'orbitale di tipo S, il P, il D e l'F. Queste orbitali sono rappresentati graficamente, quando andiamo a fare la configurazione elettronica di un atomo, da quadratini.
Quindi gli studenti solitamente si spaventano quando iniziano a vedere tutti questi quadratini. I quadratini altro non sono che la rappresentazione grafica degli orbitali di cui stiamo parlando. Perché nell'S facciamo un quadratino e nel P ne facciamo tre? Perché ricordiamoci eh quello che abbiamo detto sempre nel video precedente sui numeri quantici che l'orbitale S ha una forma sferica per cui un unico orientamento, quindi può essere rappresentato da un solo quadratino. Mentre ad esempio l'orbitale P che ha la forma a salsicciotto per capirsi è quello che può avere tre orientamenti lungo l'asse delle X, delle Y. Quindi gli orbitali P vanno indicati in gruppi di tre e così a seconda anche in questo caso delle diverse eh disposizioni nello spazio, l'orbitale D sarà rappresentato da cinque quadretti e l'F da 7.
Ora ricordiamoci un'altra cosa, che all'interno di ogni quadretto noi possiamo mettere al massimo due freccette. Cosa sono queste freccette? Sono gli elettroni di cui stiamo andando a parlare e quindi al massimo due nell'S, 6 nel P, 10 nel D e 14 nell'F. Con queste informazioni possiamo iniziare a lavorare con le configurazioni elettroniche e andremo a vedere che è molto più semplice di quello che in realtà possiamo immaginare.
Partiamo da un esempio pratico e supponiamo che il vostro insegnante vi chieda di fare la configurazione elettronica dello zolfo. Cos'è la prima cosa da fare? La prima cosa da fare è conoscere il numero di elettroni che noi dovremmo andare a sistemare. E dove andiamo a cercarli questi? Andiamo a cercarli nella tavola periodica. Prendiamo la tavola periodica e andiamo a vedere che il numero di elettroni da sistemare per lo zolfo sono 16, perché 16 è il numero atomico dello zolfo. Il numero atomico dello zolfo rappresenta il numero di elettroni di quell'elemento e anche di protoni ovviamente e quindi sappiamo che quelli saranno gli elettroni che noi andremo a sistemare nei nostri famosi quadratini.
Secondo passaggio, dobbiamo seguire lo schema di riempimento dei sottolivelli. Se ricordate, prima abbiamo visto che eh il nostro atomo, ogni livello energetico ha dei sottolivelli. L'uno ha solo il sottolivello S, il 2 ha l'SP, il 3 l'S, il P e D e via dicendo. E quindi noi dobbiamo sapere, e questa è un'ulteriore difficoltà eh per gli studenti, qual è la sequenza di riempimento a partire dal sottolivello energetico più basso fino ad arrivare con quello più alto. Esiste uno schema particolare da utilizzare per conoscere, per riprendere bene quello che è il livello, la sequenza di riempimento dei sottolivelli ed è questo. Seguendo le frecce blu in questo schema noi possiamo vedere che prima riempiamo l'1S, poi il 2S, poi il 2P, il 3S, poi il 3P, il 4S, quindi 3D, 4P, 5S e via dicendo. D'accordo?
Mi direte voi però come faccio se non ho lo schema davanti? È semplicissimo costruire questo schema. Adesso andremo a vedere come, in modo che in ogni momento potrete costruirvi lo schema qualora non vi ricordiate la sequenza di riempimento e magari dovete arrivare molto avanti e quindi le prime si ricordano a memoria, mentre le altre no. Andremo a costruirle insieme, così poi lo avrete sempre a disposizione.
Quindi cosa dobbiamo fare? Considerare sei livelli energetici, quindi partire dal basso e fare una colonna 1S, 2S, 3S, 4S, 5S e 6S. Mi sposto a destra, faccio la seconda colonna partendo dal due però questa volta con il P: 2P, 3P, 4P, 5P. Posso fermarmi così? A destra ancora terza colonna. Parto dal D perché la sequenza è S, P, D, F, quindi avrò 3D e 4D. Mi sposto a destra un'ulteriore colonna, colonna per modo di dire: 4F. Questo è il nostro schema. A questo punto prendiamo il nostro pennarello blu per fare le frecce nell'ordine di riempimento. Partendo dal basso verso l'alto facciamo delle frecce oblique. Quindi avremo l'1S, poi il 2S. Vedete che viene da solo, 2P, 3S, 3P, 4S, 3D, 4P e 5S, 4D, 5P, 6S, 4F. Quindi io non me le ricordo, eh devo farmi lo schemino per poter eh fare il corretto riempimento dei sottolivelli.
Ma andiamo avanti così ci capiamo ancora meglio. Abbiamo detto che eh i nostri livelli energetici vengono indicati con quadratini, quindi 16 elettroni per lo zolfo da sistemare. Partendo da che cosa? Partendo dall'1S, l'S rappresentato con un quadratino e quindi faremo un quadratino e questo sarà l'1S. Lo riempio con gli elettroni quanti al massimo? 2. 1 e 2. Indichiamo le frecce una in un verso, una nell'altro per indicare che il numero quantico magnetico di spin è +1/2, -1/2 opposto. Oppure 1 se voglio scriverla in altro modo scriverò 1S² dove 2 sarà il numero di elettroni presenti. Quindi, se vogliamo precisare, questo è il livello energetico, mentre S è il sottolivello e 2 è il numero di elettroni. Bene, proseguiamo.
Il successivo è 2S. Salgo perché sono un livello energetico superiore e quindi scriverò 2S. Quanti elettroni? Sempre due. 1, 2. 2S². Proseguo. 1S², 2S². Dopo il 2S ho il 2P. Il P ha tre quadratini. Salgo di livello energetico. Ho quattro quadratini. Tre quadratini. 1, 2 e 3. 2P. Attenzione come riempio prima gli orbitali vuoti e poi accoppio gli elettroni. Quindi 1, 2, 3, 4, 5 e 6. 2P⁶ con sei elettroni. Cominciamo a contare perché dovremmo arrivare a 16 e fermarci. 2, 4, 6, 8, 10. Vado ancora avanti.
Dopo il 2P ho il 3S. Un quadratino, 3S, due elettroni. 3S². Tengo il conto: 2, 4, 6, 8, 10, 12. Vado ancora avanti. Dopo il 3S ho il 3P. Tre quadratini. 3P. Attenzione però, tengo il conto: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 13, 14, 15 e 16. Mi devo fermare. 3P⁴. A questo punto faccio una verifica, devo arrivare a 16. 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 15 e 16. Oppure 2 + 2 = 4 + 6 = 10 + 2 = 12 + 4 = 16. 16 è il numero atomico dello zolfo.