Differenza tra livello energetico ed orbitale

MEDICINA ONLINE ATOMO ELETTRONE ORBITA ORBITALE LIVELLO ENERGETICO ELETTRONE NUCLEO PROTONE NEUTRONE FOTONE RAGGIO RADIAZIONE LUCE VELOCITA CHIMICA DIFFERENZA STRUTTURA BOHR RELATIVITA GSintesi: l’orbita è una traiettoria definita; l’orbitale è una funzione matematica che ci consente di stabilire dove è più probabile trovare l’elettrone nello spazio intorno al nucleo; il livello energetico indica la quantità definita di energia che possiede l’elettrone quando ruota attorno al nucleo dell’atomo.

Secondo il modello atomico proposto da Bohr agli inizi del secolo scorso, l’elettrone ruota attorno al nucleo atomico descrivendo un’orbita circolare; ad ogni elettrone corrisponde un’orbita ben precisa, cioè un percorso definito che, se l’atomo non assorbe o non emette energia, non varia nel tempo. Gli elettroni che percorrono tali orbite possiedono una quantità ben definita di energia: devono infatti muoversi ad una certa velocità per contrastare la forza elettrica attrattiva che il nucleo, carico positivamente, esercita su di essi, avendo gli elettroni carica elettrica negativa; se gli elettroni fossero fermi non avrebbero altro destino che di essere risucchiati dal nucleo.

Alla quantità ben definita di energia che possiede l’elettrone quando ruota attorno al nucleo si dà il nome di livello energetico dell’orbita; quindi l’orbita corrisponde al percorso che l’elettrone effettua attorno al nucleo mentre il livello energetico corrisponde alla quantità di energia che l’elettrone deve possedere per percorrere quella particolare orbita.

Il termine orbitale è stato invece introdotto con un successivo, e molto più complesso, modello atomico, il modello quantomeccanico dell’atomo. La meccanica quantistica è una teoria della fisica moderna in grado di descrivere il comportamento di particelle piccolissime, come gli elettroni, per le quali non valgono le leggi della fisica classica. La meccanica quantistica dimostra che non è possibile definire la traiettoria di un elettrone, motivo per cui è necessario abbandonare il concetto di orbita percorsa da un elettrone. Al suo posto compare il concetto di orbitale atomico, una complicata funzione matematica che ci consente di ricavare informazioni sulla posizione dell’elettrone, ma soltanto in termini di probabilità della sua presenza in un certo spazio intorno al nucleo. Per esempio, mentre secondo Bohr l’elettrone dell’atomo di idrogeno percorre un’orbita circolare intorno al nucleo e ad una certa distanza da esso (e può trovarsi quindi soltanto su uno dei punti dell’orbita stessa), secondo la meccanica quantistica l’elettrone dell’idrogeno può trovarsi in un punto qualsiasi dello spazio sferico intorno al nucleo, con una probabilità di presenza che è molto alta nella zona più vicina al nucleo e che diventa via via più bassa man mano che ci si allontana dal nucleo.

Ogni orbitale ci consente di descrivere il comportamento di non più di due elettroni; per descrivere gli atomi polielettronici servono quindi più orbitali atomici. Essi si differenziano prima di tutto per il valore di energia (così come per l’orbita, anche a ciascun orbitale corrisponde uno specifico livello energetico), poi per la forma della zona di spazio in cui è grande la probabilità di rinvenire l’elettrone e per l’orientamento nello spazio di tale zona (sui libri di testo di chimica trovi spesso le rappresentazioni di alcuni di tali orbitali). Quando gli orbitali atomici presentano valori simili di energia, ma diversa forma e orientamento nello spazio, si dice che appartengono a diversi sottolivelli energetici. Devi quindi immaginare che gli elettroni di un atomo polielettronico siano distribuiti a distanze via via crescenti dal nucleo e che siano concentrati più a certe distanze dal nucleo che ad altre, cioè più in certe fasce che in altre. All’aumentare della distanza aumenta il valore di energia dell’elettrone, cioè aumenta il suo livello energetico, e aumenta anche il numero di elettroni che può trovarsi nella stessa fascia. Gli elettroni che si trovano in una stessa fascia, che appartengono cioè ad uno stesso livello energetico, ma che occupano zone di spazio differenti, hanno valori di energia leggermente diversi e appartengono per questo a sottolivelli energetici diversi.

Leggi anche:

Lo staff di Medicina OnLine

Se ti è piaciuto questo articolo e vuoi essere aggiornato sui nostri nuovi post, metti like alla nostra pagina Facebook o seguici su Twitter, su Instagram o su Pinterest, grazie!

Annunci
Questa voce è stata pubblicata in Medicina di laboratorio, chimica, fisica e biologia e contrassegnata con , , , , , , , . Contrassegna il permalink.