I numeri quantici servono per identificare gli orbitali all'interno di un atomo.
Ogni atomo ha una serie infinita di orbitali, e ogni orbitale è identificato da una terna di numeri quantici (n, l, m) per l'orbitale e da un quarto numero quantico (ms) per l'elettrone.
I Quattro Numeri Quantici
Numero Quantico Principale (n)
Valori: interi da 1 a infinito.
Indica il livello energetico e la grandezza degli orbitali.
Esempi:
n = 1 (primo livello), n = 2 (secondo livello), ecc.
I livelli energetici si sovrappongono (es. livello 3 e 4).
Numero Quantico Secondario (l)
Valori: da 0 a n-1.
Indica la forma dell'orbitale:
l = 0: orbitale S (sferico)
l = 1: orbitale P (bilobato)
l = 2: orbitale D (tetrabolato)
l = 3: orbitale F (ottolobato)
Relazione con la tavola periodica:
Blocchi:
S: l = 0
P: l = 1
D: l = 2
F: l = 3
Numero Quantico Magnetico (m)
Valori: da -l a +l.
Indica l'orientazione degli orbitali:
Per l = 0 (S): 1 orientazione
Per l = 1 (P): 3 orientazioni
Per l = 2 (D): 5 orientazioni
Per l = 3 (F): 7 orientazioni
Numero Quantico di Spin (ms)
Valori: +1/2 e -1/2.
Indica il senso di rotazione degli elettroni all'interno di un orbitale (spin opposto per due elettroni).
Rappresentazione: freccia in su (+1/2) e freccia in giù (-1/2).
Collegamenti con la Tavola Periodica
La posizione di un elemento nella tavola periodica è legata ai numeri quantici degli elettroni:
Esempi:
Litio (n=2)
Calcio (n=4)
Tantalio (n=5 per blocco D)
Neodimio (n=4 per blocco F)
Conclusione
I numeri quantici forniscono un metodo per comprendere e prevedere le proprietà degli atomi e il loro comportamento chimico.
Importanza del principio di esclusione di Pauli per la disposizione degli elettroni.