Tabella quantistica

La tabella quantistica degli elementi. Fonte: Unam.

Qual è la tabella quantistica?

IL Tabella quantistica È un modo per organizzare gli elementi chimici, progettato per determinare facilmente l'insieme di numeri quantici che caratterizzano ciascuno di essi.

Gli scienziati hanno scoperto che, nella natura di tutti gli elementi, ci sono alcuni schemi. Tra questi schemi ci sono numeri quantistici, quattro numeri semplici che descrivono la configurazione elettronica di ciascun elemento.

I numeri quantici derivano naturalmente dal modello meccanico-meccanico dell'atomo e sono indicati dalle lettere: n, ℓ, m_ℓ e s. Descrivono lo stato energetico degli elettroni nell'atomo di ciascun elemento chimico.

Attraverso la tradizionale tabella periodica e alcuni strumenti aggiuntivi, è possibile avere la configurazione elettronica dell'atomo di qualsiasi elemento. Il vantaggio della tabella quantistica è che gli elementi sono organizzati in modo tale che i loro numeri quantici siano immediatamente visibili, senza la necessità di effettuare numerosi calcoli separatamente.

Caratteristiche della tabella quantistica

Esistono diversi disegni di tabelle quantistiche. Il modello mostrato nella figura sopra contiene:

• Un'intestazione con quattro file, con i valori dei quattro numeri quantici, n, ℓ, m e s, più una quinta riga in giallo, che corrisponde al numero di elettroni nell'orbitale più esterno.
• Il corpo del tavolo, che consiste in una griglia che contiene il simbolo dell'elemento chimico, a partire dall'idrogeno, nella penultima colonna di destra, seguita dall'elio e così via. Il numero seguente rappresenta la quantità di elettroni atomi in uno stato fondamentale.
• In fondo, nella riga verde ci sono quattro classi per organizzare gli elementi: gli orbitali S, P, D e F (da sinistra a destra).
• Infine, sotto la fila orbitale c'è la famiglia. Ogni colonna è una famiglia, numerata da 1 a 32. Ad esempio, la prima e la 2a famiglie appartengono alla classe S, le famiglie dal 3 ° a 8A, appartengono alla classe P e così via.

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A cosa serve la tabella quantistica?

La tabella quantistica serve a trovare l'insieme di numeri quantici che caratterizza un elettrone dall'atomo. Normalmente, questi elettroni saranno quelli dello strato più esterno, poiché sono quelli che definiscono il comportamento chimico dell'elemento.

Com'è la tabella quantistica?

La tabella quantistica consente di trovare facilmente i numeri quantici degli elettroni nello strato più esterno dell'atomo.

Esempio 1

Per illustrare la procedura, l'elemento in alluminio viene preso come esempio, il cui simbolo è per il. Il primo passo è individuarlo nel tavolo quantico, segnandolo con a Cerchio rosso:

Passaggio 1: trova n

Dopo aver individuato l'elemento nella tabella, devi muoverti attraverso la stessa fila e colore, a destra, fino a raggiungere la colonna arancione, seguendo la strada della freccia verde mostrata nell'immagine.

La freccia punta alla casella contrassegnata con il numero 3, che è il numero quantico principale N:

n = 3

Passaggio 2: trova ℓ

Per determinare il numero quantico secondario, viene seguita la freccia verticale blu, il che indica:

ℓ = 1.

Passaggio 3: trova M

L'elettrone di alluminio esterno si trova nella famiglia Pubilling P, come può essere letto nella riga verde, a cui la freccia rosa punti.

Inoltre, la quantità di elettroni nell'ultimo strato viene letta nella riga gialla dell'intestazione. Nel caso dell'alluminio c'è 1 elettrone (evidenziato nella piazza viola), che è il riferimento. Combinando i risultati di cui sopra, la configurazione dell'ultimo livello è:

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3p¹

È noto che uno strato P supporta un massimo di 6 elettroni. E il numero M prende alcuni dei valori interi - ℓ, ( - ℓ+1), ... 0, ... (+ℓ −1),+ℓ.

Come in questo caso ℓ = 1, allora m può essere −1, 0, 1.

Questi numeri appaiono nella riga dell'intestazione corrispondente a m (vedere nell'immagine il Freccia orizzontale blu). La tabella seguente funge da guida per sapere qual è il valore della scelta, a seconda del caso:

Poiché l'ultimo strato di alluminio ha 1 elettrone, il numero quantico magnetico corrisponde

M = 1.

Passaggio 4: trova S

Il numero di spin s ha solo due valori: +½ o - ½. Nella casella superiore, se la freccia indica, viene scelta S = +½ e se punta verso il basso, quindi S = - ½. Nel caso dell'alluminio, l'elettrone 1 punta, quindi:

S = + ½.

In breve, il numero quantico dell'elettrone dello strato più esterno di alluminio al suono:

n = 3; ℓ = 1; M = 1, S = +½

Esempio 2 (casi eccezionali)

Silver AG e circa venti elementi, sono casi eccezionali, quindi è necessario prestare attenzione quando si utilizza il tavolo quantico con loro.

Se la procedura precedente viene ripetuta, AG verrebbe ottenuta come ultimo livello secondario sul 4D⁹.

Questo perché la configurazione prevista di La Plata, secondo la regola di Madelung, è:

1s² 2s² 2 p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d⁹

Tuttavia, in pratica AG non segue esattamente questa configurazione, né altri elementi il ​​cui ultimo livello previsto è 4D⁹, come rame e oro, tra gli altri (consultare Internet per ottenere un elenco completo di elementi che non seguono la regola di Madelung).

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La vera configurazione di AG è:

1s² 2s² 2 p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s¹ 4d¹⁰

In cui un elettrone dello strato 5S² Saltato allo strato 4D⁹ per completarlo. In questo modo aumenta la stabilità dell'atomo. Pertanto, l'ultimo sotto -livello è davvero:

5s¹

E i suoi numeri quantici sarebbero quelli corrispondenti all'elemento RB, mostrato in una scatola viola, con frecce arancioni che puntano ai numeri rimanenti:

n = 5; ℓ = 0; m = 0; S = +½

Revisione della tabella periodica, in effetti si vede che Ag è nel periodo 5, una caratteristica determinata dal numero quantico principale n.

Differenze con la tabella periodica

Entrambe le tabelle sono due modi per organizzare gli elementi chimici in base alle caratteristiche dei loro atomi:

-Nella tabella periodica, gli elementi trovati nella stessa colonna hanno proprietà chimiche simili. Ad esempio, inizia con la colonna di metalli alcalini a sinistra e termina quella dei gas nobili a destra. Mentre nei ranghi ci sono gli elementi con lo stesso livello di energia più elevato.

-La tabella quantistica ha una disposizione a gradini, progettata secondo le regole di riempimento. Pertanto, è necessario seguire i passaggi per ottenere il numero quantico principale, tranne nel caso di eccezioni come l'argento, nell'esempio della sezione precedente. Le famiglie di elementi in questa tabella sono correlate attraverso l'orbitale superiore, in s, p, d o f.

Riferimenti

1. Chang, R. 2013. Chimica. 11va. Edizione. McGraw Hill Education.
2. Configurazione elettronica. Configurazione elettronica e numeri quantici. Estratto da: configuionectronica.com.
3. Manuale di chimica. Estratto da: DCB.ingegneria.UNAM.MX.
4. Chimica ufficiale. Come facili numeri quantici facili. Estratto da: ufficiale di chimica.com
5. Triplenlace. Eccezioni alla regola di Madelung nella configurazione elettronica degli elementi chimici. Estratto da: Triplenlace.com.