Abbiamo visto come determinare il termine di stato fondamentale del Ti a partire dalla configurazione di stato fondamentale, senza calcolare tutti i termini ma seguendo le regole di Hund nella distribuzione degli elettroni. Questo porta ad un tripletto (massima molteplicita' di spin) con L=3 (L=4 e' possibile solo per singoletto). Abbiamo poi determinato la parita' (2 elettroni in orbitale pari quindi pari) e la degenerazione, verificando che il conto sulla configurazione torna con quello sui termini.
Ad un certo punto mi e' stata posta una domanda su un ipotetico caso np4 n'p1. Questa e' necessariamente una configurazione eccitata, ad esempio per il Fluoro (ground state p5 equivalenti). Le regole di Hund non funzionano sempre bene applicate a configurazioni eccitate. Si trova sperimentalmente che i temini di energia piu' bassa vengono dalla combinazione del 3P (di np4) con n'p1 e sono:
Abbiamo poi visto come legare l'energia di ionizzazione e le varie transizioni ai difetti quantici. Notare che l'ordinamento dei livelli presenta diverse "inversioni" dovute alla competizione tra n (distanza dell'elettrone di valenza dal core) e l che determina la penetrazione nel core.
Professore scusi una domanda: difetti quantici definiti dall'energia di prima ionizzazione 1/2(n-delta_nl)^2 (o analoga definizione di Z* con Z*^2/2n^2) possono essere definiti solo per atomi alcalini (oppure per ioni con un solo elettrone nell'orbitale di valenza definendo Zv = (Z - Nc) con Nc = numero di elettroni nel core e quindi usando (mi dica se sbaglio) energia di prima ionizzazione = Zv^2 / {2*(n-delta_nl)^2} = (Z*_nl)^2 / 2n^2 dove mi aspetto che Z*_nl --> Zv per n ed l grandi), giusto? Cioè mi aspetto che per atomi/ioni non alcalinoidi non abbia molto senso usare tale definizione per la energia di prima ionizzazione, perché non ha più molto senso vederli come idrogeni difettati giusto?
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Elimina1. Usare l'espressione degli stati elettronici dell' idrogeno introducendo un "difetto" (o equivalentemente Z efficace) permette di descrivere l'energia di un singolo elettrone dell'atomo, sia nello stato fondamentale che in qualunque stato eccitato (quindi e' cosa diversa dell'energia TOTALE di ground state dell'atomo, cioe' sommata su tutti gli elettroni nella configurazione di ground state)
Elimina2. Questa cosa la si puo' fare per qualunque atomo e qualunque elettrone. Ma e' particolarmente utile per l'elettrone piu' esterno degli alcalini (o per ioni in cui si lasci un solo elettrone in un orbitale s), perche' in questo caso l'elettrone piu' esterno e' ben schermato e quindi vede una carica efficace vicina ad 1 (o uno + il #di ioizzazioni nel caso di uno ione). L'espressione con difetto quantico (cambiata di segno) per l'elettrone piu esterno quando si trova nello stato di minor energia e' anche l'energia di prima ionizzazione cambiata si segno. NB nell'elio abbiamo visto oche Z_eff=1.67 circa, cioe' molto piu' di 1 considerato che Z=2. Questo perche' ha solo due elettroni "uguali" e quindi ai fini dello schermaggio e' il peggior caso possibile.
Buonasera professore,
RispondiEliminaNell'esercizio sul potassio, calcolando l'energia dei diversi livelli, considerando i difetti quantici forniti dal testo o calcolabili, i livelli salendo dal ground state risultano ordinati in questo modo:
4s -> 4p -> 5s -> 3d -> 5p -> 4d
Mentre secondo l'aufbau l'ordine è
4s -> 3d -> 4p -> 5s -> 4d -> 5p
A cosa è dovuta questa differenza? L'aufbau va comunque considerata generalmente valida per svolgere gli esercizi?
L Aufbau descrive l ordine di riempimento per lo stato fondamentale di atomi neutri. Fissato un certo atomo, l ordine dei suoi stati eccitati segue una diversa sequenza, data dalla competizione tra n (piu è grande e piu l elettrone è lontano dal nucleo) e l (piu è grande piu l orbita è meno penetrante). Le due cose sono in qualche modo legate nel senso che l ordine degli stati eccitati di un certo atomo predice quello che succederà quando un neutro arriverà a riempire quei livelli.
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