Ciao a tutti io sono Orlando un tutor di Wow e in questa lezione andremo a vedere i numeri quantici Quindi cosa sono e i quattro numeri quantici usati in particolare questa sarà una lezione di più che altro un'introduzione perché l'argomento dei numeri quantici è un argomento lungo e complesso per cui per adesso ci interessa capire che cosa sono allora ogni atomo ha una serie infinita di orbitali E sostanzialmente quello che differisce da un atomo all'altro è riempimento di questi orbitali ma tutti gli atomi hanno una serie infinita di orbitali e quindi i numeri quantici servono per riconoscere questi orbitali sono come se fossero il nome o come dico io la targa di questi orbitali per identificare gli orbitali quindi sostanzialmente abbiamo una Terna di numeri quantici nl ml per identificare l'orbitale una quaterna di numeri quantici invece per identificare l'elettrone all'interno di un orbitale perché dentro un orbitale Ci stanno due elettroni e Quindi se io voglio andare a identificare uno dei due elettroni all'interno di un orbitale il cui nome è nl ml quindi la terra di numeri quantici mi identifica un orbitale non posso utilizzando questi tre numeri quantici andare a puntare un singolo elettrone all'interno Quindi devo aggiungere un terzo Scusate un quarto numero quantico MS per identificare l'elettrone all'interno dell'orbitale Allora il numero quantico principale è un numero che può può avere i valori interi da 1o a infinito e ci dà informazioni riguardo al livello energetico quindi la serie infinita di orbitali si organizza in livelli Quindi abbiamo il primo livello il secondo livello il terzo livello il quarto livello eccetera eccetera e quindi vedete che il primo livello è caratterizzato da n = 1 il secondo livello n = 2 il terzo livello n = 3 il quarto livello n = 4 eccetera eccetera quindi ogni livello energetico ha il suo numero quantico principale Vi faccio notare come per esempio i livelli energetici si sovrappongono per esempio qui inizia il quarto livello Ma qui finisce il terzo livello Quindi c'è questa zona di energia dove i due livelli si sovrappongono oltre a darci un'informazione riguardo al livello energetico il numero quantico principale ci dà un'informazione riguardo anche alla grandezza degli orbitali qui faccio per esempio vedere alcuni orbitali del Cesio che del sesto livello vediamo che l'ultimo orbitale blu che è del sesto livello contiene quello del quinto livello e che contiene quello del quarto che contiene quello del terzo e così via Quindi ogni volta che noi saliamo di livello gli orbitali inglobano e contengono Quelli precedenti Quindi ovviamente devono essere più grandi e quindi ovviamente un orbitale del livello numero 7 sarà in generale più grande di un di un orbitale del livello numero 1 e quindi questo numero quantico ci dà anche un'informazione riguardo al livello energetico e scusate anche alla grande grandeza degli orbitali oltre che il livello energetico è importante a mio modo di vedere sostanzialmente fare un collegamento tra la posizione di un elemento nella tavola periodica e i propri numeri quantici perché noi dobbiamo considerare che la tavola periodica è ovviamente un arrangiamento di di elementi ma potrebbe essere vista come una tabella dove io in ogni Casellina vado a mettere un elettrone Quindi ogni Casellina è una postazione per un elettrone e quindi siccome in unb Ci stanno due elettroni ogni coppia di caselline per esempio la coppia litio berigo o la coppia Boro carbonio mi rappresenta un orbitale Allora in generale il numero quantico principale equivale al numero quantico del periodo dove trovo il mio elettrone quindi per esempio l'elettrone che sta nella casellina dell'azoto Siccome sta nel periodo numero due avrà numero quantico principale uguale a 2 mentre per esempio per il calcio l'elettrone della Casellina del calcio avrà un numero quantico princiale uguale a 4 ci sono dei casi particolari per esempio per il blocco D devo fare numero del periodo - 1 Mentre per il blocco F devo fare il numero del periodo - 2 quindi per esempio per il litio periodo numero 2 faccio n = numero del periodo quindi n = 2 per l'antimonio lui sta nel periodo numero 5 e quindi n = 5 per per il tantalio È vero che il tantalio sta nel periodo numero 6 ma siccome è del blocco D devo fare il numero del periodo numero 1 quindi il numero quantico dell'elettrone del tantalio dell'ultimo elettrone del tantalio è n = 5 Mentre per il neodimio Dobbiamo considerare che le terre rare stanno tutte condensate qua dentro quindi tutti i lantanidi starebbero qua nel periodo numero 6 tutti gli attinidi starebbero qua nel periodo numero 7 quindi il neodimio è nel periodo numero 6 ma devo fare 6 - 2 e quindi n = 4 vi faccio Inoltre notare che è vero che per ehm teoricamente il numero quantico principale va da 1 fino a più infinito ma per gli elementi terrestri gli elementi terrestri arrivano fino al livello numero 7 quindi per gli elementi terrestri il numero n va da 1 a 7 ma non ci dovremmo stupire se domani andiamo su Marte troviamo un altro elemento l'elemento numero 119 dopo lanessi che avrebbe riempito anche il livello numero 8 e quindi teoricamente il numero quantico principale va veramente da 1 a più infinito anche se per gli elementi terrestri si limita da 1 a 7 Andiamo adesso a vedere il numero quantico secondario Allora il numero quantico secondario ha una relazione con numero quantico principale perché il numero quantico secondario l va da 0 a n - 1 prendendo tutti i numeri possibili Quindi se n = 1 l è = 0 Ma se n è = 2 l assume i numeri 0 e 1 li assume tutti mentre per n = 3 l assume i numeri 0 1 2 che informazioni ci dà ci dà come informazione la forma dell'orbitale Allora vediamo se l = 0 gli orbitali hanno una forma sferica e gli chiamiamo orbitali S quindi a seconda della forma gli orbitali hanno dei nomi quindi l = 0 orbitale S sferica l = 1 orbitale p di forma bilobata vedete ci sono due lobi per l = 2 invece abbiamo orbitali di tetr lobati Quindi 4 lobi per l = 3 abbiamo orbitali F OT lobati ora gli ott lobati non li ho fatti vedere ma avrebbero otto lobi Cosa vuol dire questo vuol dire che nel livello energetico n = 1 abbiamo solo orbitali l = 0 quindi abbiamo solo orbitali sferici mentre nel livello energetico n = 2 abbiamo l' orbitali per l = 0 e quindi sferici Ma anche gli orbitali per l = 1 e quindi i v lobati che per esempio non c'erano nel nel livello energetico numero 1 nel livello energetico numero 3 abbiamo 0 1 2 quindi gli s e i d abbiamo anche i tetr lobati se voi andate a farlo per gli n = 4 trovate anche gli ott lobati quindi in ogni livello energetico ci sono degli orbitali diversi andiamo a vederlo nella tavola periodica il numero L ha una certa ehm come dire viene rispecchiato nel blocco mentre il numero n si rispecchia nel periodo il numero l si rispecchia nel blocco e in particolare tutti gli elementi del primo e del secondo gruppo sono il cosiddetto blocco S quindi gli elettroni che stanno in queste celline hanno il numero quantico secondario pari a z0 invece quelli dal gruppo 13o a 18 sono del del blocco P quindi hanno l = 1 i metalli di transizione sono il blocco d e quindi hanno l = 2 mentre le terre rare sono del blocco f e quindi hanno l = 3 per fare un buon collegamento tra la lettera e il numero quello che consiglio io è di impararsi le lettere a memoria sdf nell'ordine e poi partire a contare tenendo il pugno chiuso quindi s p d f così Che s è = 0 l = 0 PL = 1 perché classico errore è pensare S è il primo e quindi l = 1 no S bisogna partire dal pugno chiuso perché gli orbitali S hanno il numero quantico l uguale a 0 quindi appunto per esempio se io vado a prendere il cobalto il cobalto avrà n = 3 perché devo fare il numero del periodo - 1 quindi 4 - 1 3 ma l UG 2 perché essendo del blocco D assume l = 2 Andiamo adesso a vedere il terzo numero quantico che è il numero quantico magnetico che assume tutti i valori da - l a + l passando per lo 0 quindi se l è = 0 ml è = 0 Ma se l è = 1 ml assume tutti i valori - 1 0 + 1 quindi ha tre valori mentre per l = 0 gli ml hanno un solo valore per l = 1 gli ml hanno tre valori per l = 2 gli ml hanno C valori allora che informazione ci dà questo numero ci dà inform sull'Orient zione e sul numero degli orbitali degeneri cosa Cosa vuol dire allora l'orbitale S quello per l = 0 si era detto che era una sfera Quante orientazioni può avere una sfera una sola perché una sfera per come voi la prendete e la girate avrà sempre solo un' orientazione quindi il fatto che abbia un' orientazione lo vedo perché ha un solo numero nl avendo un solo numero nl Io ho una sola sfera una sola orientazione quindi il numero degli orbitali sferici per ogni livello è solo uno Ok ma se io prendo gli orbitali P che vi ricordate erano Bil lobati quindi hanno una certa direzione perché hanno due lobi Allora gli orbitali P possono avere tre orientazioni possibili - 1 0 e + 1 e quindi avendo tre orientazioni possibili ho tre orbitali P che si dicono degeneri perché hanno la stessa energia quindi gli orbitali P per ogni livello sono sempre tre e saranno uno sull'asse x uno sull'asse x y e uno sull'asse Z quindi appunto ne ho tre caratterizzati per esempio il py potrebbe avere il-1 il PZ potrebbe avere lo 0 il Px potrebbe avere il P1 Ma se prendo i tetr lobati le orientazioni aumentano ancora di più perché ovviamente Le la La forma è sempre meno simmetrica quindi ho cinque cifre per il numero ml quindi ho cinque orientazioni e quindi il numo dei talati sarà 5 andiamo a vederlo sulla tavola periodica quindi per esempio guardate per l = 0 quindi devo andare nel blocco p o ml = 0 una sola orientazione un solo orbitale E infatti Guardate nel blocco S ho una sola coppia di di caselline quindi una sola coppia un solo orbitale e guardate qua un solo orbitale quindi la prima colonna vi fa vedere gli orbitali s e quindi è sempre solo uno l'orbitale S ora andiamo agli l = 1 quindi gli orbitali P ml - 1 0 + 1 Quindi in realtà ho tre orientazioni quindi devo avere tre orbitali che si orienteranno lungo l'asse x y e z e quindi Guardate se io vado per esempio nei cosiddetti 3P avrò un orbitale fatto dalla coppia alluminio silicio un orbitale fatto dalla coppia fosforo zolfo un orbitale fatto dalla coppia cloro Argon per cui ho tre orbitali e qui lo vedo per esempio i 3P sono tre vedete ma in generale tutti ogni volta i p sono sempre tre ho 3 2p 3 3P 3 4p eccetera eccetera Perché ho tre orientazioni vado agli l = 2 quindi gli orbitali D ho cinque possibili cifre per ml quindi cinque possibili orbitali li vedo per esempio qui se vado a prendere i 4 D che vi ricordo essendo nel blocco D nel blocco d i 4D stanno nel periodo numero 5 perché devo il numero del periodo men-1 quindi itrio zirconio è il primo niobio molibdeno è il secondo tecnezio rutenio il terzo Rodio Palladio il quarto argento e cadmio il quinto quindi sono cinque e come si può vedere nella terza colonna gli orbitali D sono sempre cinque vedete infine andiamo l = 3 quindi orbitali di tipo F ml da - 3 a +3 se le contate sono sette cifre quindi Sette orientazioni sette orbitali e quindi vedete che per esempio i lantanidi ne hanno sette qui ne sembra che C sembra che ce ne sia uno in più ma in realtà il lutezio è quello che starebbe sotto l'ittrio quindi il lutezio e il laurenzio che gli sta sotto starebbero nel blocco D anche se in questa tavola periodica li hanno posizionati accanto alle terre rare ma in realtà starebbero nel blocco D quindi vediamo che ci sono sette orbitali E infatti per esempio i quattro F che sono appunto i lantanidi perché vi ricordate essendo del blocco F bisogna fare il numero del periodo men2 quindi i lantanidi stanno nel periodo 6 devo fare 6 - 2 quindi 4 i 4f sono sempre 7 quindi ripetiamo gli S per ogni livello sono sempre 1 i p per ogni livello sono sempre 3 i d sono sempre 5 e gli F sono sempre 7 Questo deriva dalla quantità di cifre che può assumere il numero quantico magnetico veniamo infine all'ultimo numero quantico che è il numero quantico di spin non ha una relazione con gli altri perché vi ricordate no definito n il numero l può avere certi valori ma non altri definito l il numero ml può avere certi valori ma non altri il numero quantico di spin non ha relazione con gli altri perché può avere solo i valori + 1/2 e - 1/2 che significato ha dentro un orbitale ci possono stare per principio di esclusione di Pauli due elettroni Al massimo quando ci stanno due elettroni due elettroni devono avere spin opposto quindi uno deve girare in un senso Uno deve girare nell'altro senso ora girare senso orario e senso antiorario è molto semplicistico in realtà l'idea è che ehm i du questi due elettroni fanno un moto di rotazione sviluppando due campi magnetici che hanno una direzione perché ovviamente sono campi vettoriali quindi hanno anche una direzione opposta Quindi devono generare un campo magnetico opposto e lo questo lo possiamo visualizzare facendoli ruotare in senso opposto Quindi vedete per esempio posso immaginare una rotazione oraria + 1/2 una rotazione antioraria - 1/2 o il contrario tanto è un'assegnazione che facciamo in maniera arbitraria e questo lo vediamo sostanzialmente posizionando nell' Bow quindi nel riempimento elettronico delle frecce in su o in giù per esempio nell'orbitale l'orbitale 2S che è l'orbitale costituito dalle caselline del litio e del berigo potrei mettere le il primo elettrone con spin + 1/2 quindi freccia in su quello del litio e il secondo elettrone con spin - 1/2 del berigo non è importante mettere il primo eh positivo e il secondo negativo L'importante è metterli con spin opposto secondo il principio di esclusione di Pauli questa lezione sui numeri quantici eh è finita e quindi se vi è piaciuto il video vi consiglio di mettere un like e seguirci nelle nostre pagine social Facebook e Instagram Ciao a tutti