Universit degli Studi di Perugia Corso di Laurea

Università degli Studi di Perugia Corso di Laurea in Medicina e Chirurgia Corso di Chimica e Biochimica I Modulo di Chimica Generale e Chimica Organica Aufbau CONFIGURAZIONE ELETTRONICA DEGLI ATOMI Pier Luigi Orvietani Dipartimento di Medicina Sperimentale - Sezione di Biochimica Email: pier. orvietani@unipg. it A. A: 2017 -2018

AUFBAU Il termine AUFBAU significa in tedesco “costruzione” e rappresenta per noi la costruzione della configurazione elettronica degli atomi, ovvero la distribuzione degli elettroni nei vari livelli e sottolivelli energetici di un atomo Per scrivere correttamente la configurazione elettronica occorre conoscere l’ordine con cui sono riempiti i vari orbitali

AUFBAU Inoltre… -l’ordine di riempimento è basato su tre regole: Regole: 1. L'elettrone occupa l'orbitale a più bassa energia disponibile 2. Principio di Pauli 3. Principio di Hund

AUFBAU Il riempimento degli orbitali procede con la sequenza indicata a lato (seguendo dal basso le frecce). 5 s 8 s 4 p energia 3 d 4 s 3 p 3 s 2 p 2 s 1 s 7 s 7 p 6 s 6 p 6 d 5 s 5 p 5 d 5 f 4 s 4 p 4 d 4 f 3 s 3 p 3 d 2 s 2 p 1 s

AUFBAU Principio di esclusione di Pauli In un atomo non possono esistere 2 elettroni con tutti i numeri quantici uguali; perciò nello stesso orbitale possono esserci 2 soli elettroni purchè con ms, momento di spin, diverso ms, numero quantico di spin: senso di rotazione dell’ eintorno al proprio asse (ms = + 1/2; ms =-1/2) Valori opposti di ms SPIN ANTIPARALLELI Valori uguali di ms SPIN PARALLELI

AUFBAU Regola di HUND (max molteplicità di spin) Quando due o più elettroni hanno a disposizione orbitali degeneri, essi tendono ad occuparne il massimo numero possibili, disponendosi a spin paralleli 3 elettroni in 3 orbitali p Repulsioni elettrostatiche maggiori

AUFBAU l 0 1 2 n 4 3 2 1 n definisce il cosidetto “guscio” o “shell” (n=1 guscio K, n=2 guscio L…)

Z = 1 l Idrogeno 10 PERIODO 0 1 n 4 3 2 1 simbolo: H 1 s 2

Z = 2 Elio simbolo: He 10 PERIODO l 0 1 2 n 4 3 Principio di Pauli: 2 un orbitale può essere vuoto oppure abitato da uno o, al massimo, da due elettroni. Due elettroni che occupano lo stesso orbitale hanno spin antiparallelo. 1 1 s 2

Z = 3 Litio simbolo: Li 20 PERIODO l 0 1 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2

Z = 4 Berillio simbolo: Be 20 PERIODO l 0 1 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 2

Z = 5 l Boro simbolo: B 20 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 px 1 s 2 2 s 22 p

Z = 6 l Carbonio simbolo: C 20 PERIODO 0 1 2 n 4 Principio di Hund 3 il riempimento di un orbitale degenere si ha soltanto se gli altri orbitali degeneri sono già occupati da un elettrone. 2 1 1 s 2, 2 s 2 px, py 1 s 2 2 s 22 p 2

Z = 7 l Azoto simbolo: N 20 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 px, py, pz 1 s 2 2 s 22 p 3

Z = 8 l Ossigeno simbolo: O 20 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 px 2, py, pz 1 s 2 2 s 22 p 4

Z = 9 l Fluoro simbolo: F 20 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 px 2, py 2, pz 1 s 2 2 s 22 p 5

Z = 10 l Neon 20 PERIODO 0 1 n 4 3 2 1 simbolo: Ne 1 s 2, 2 s 2 px 2, py 2, pz 2 2

Z = 11 l Sodio 30 PERIODO 0 1 n 4 3 2 1 simbolo: Na 1 s 2, 2 s 2 px 2, py 2, pz 2, 3 s 2

Z = 12 l Magnesio simbolo: Mg 30 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 px 2, py 2, pz 2, 3 s 2

Z = 13 l Alluminio simbolo: Al 30 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 px 2, py 2, pz 2, 3 s 2, px

Z = 14 l Silicio simbolo: Si 30 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 px 2, py 2, pz 2, 3 s 2, px, py

Z = 15 l Fosforo simbolo: P 30 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 px 2, py 2, pz 2, 3 s 2, px, py, pz

Z = 16 l Zolfo simbolo: S 30 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 px 2, py 2, pz 2, 3 s 2, px 2, py, pz

Z = 17 l Cloro simbolo: Cl 30 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 px 2, py 2, pz 2, 3 s 2, px 2, py 2, pz

Z = 18 l Argon simbolo: Ar 30 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 px 2, py 2, pz 2, 3 s 2, px 2, py 2, pz 2

Z = 19 l Potassio simbolo: K 40 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 px 2, py 2, pz 2, 3 s 2, px 2, py 2, pz 2, 4 s

Z = 20 l Calcio simbolo: Ca 40 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 px 2, py 2, pz 2, 3 s 2, px 2, py 2, pz 2, 4 s 2

Z = 21 l Scandio 40 PERIODO 0 1 n 4 3 2 1 simbolo: Sc 1 s 2, 2 s 2 p 6, 3 s 2, p 6, d, 4 s 2 2

Z = 22 l Titanio 40 PERIODO 0 1 n 4 3 2 1 simbolo: Ti 1 s 2, 2 s 2 p 6, 3 s 2, p 6, d 2, 4 s 2 2

Z = 23 l Vanadio 40 PERIODO 0 1 n 4 3 2 1 simbolo: V 1 s 2, 2 s 2 p 6, 3 s 2, p 6, d 3, 4 s 2 2

Z = 24 l Cromo simbolo: Cr 40 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 La spesa energetica della promozione è compensata dalla maggiore stabilità conferita all’atomo dalla semioccupazione dei cinque orbitali 3 d 1 s 2, 2 s 2 p 6, 3 s 2, p 6, d 45, 4 s 21

Z = 25 l Manganese simbolo: Mn 40 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 p 6, 3 s 2, p 6, d 5, 4 s 2

Z = 26 l Ferro simbolo: Fe 40 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 p 6, 3 s 2, p 6, d 6, 4 s 2

Z = 27 l Cobalto simbolo: Co 40 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 p 6, 3 s 2, p 6, d 7, 4 s 2

Z = 28 l Nichel simbolo: Ni 40 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 p 6, 3 s 2, p 6, d 8, 4 s 2

Z = 29 l Rame simbolo: Cu 40 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 Per motivi di stabilità, anche in questo elemento (come nel cromo) un elettrone viene promosso dall’orbitale 4 s all’orbitale 3 d semipieno. , 4 s 2 1 1 s 2, 2 s 2 p 6, 3 s 2, p 6, d 910, 4 s

Z = 30 l Zinco simbolo: Zn 40 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 p 6, 3 s 2, p 6, d 10, 4 s 2

Z = 31 l Gallio simbolo: Ga 40 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 p 6, 3 s 2, p 6, d 10, 4 s 2, p

Z = 32 l Germanio simbolo: Ge 40 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 p 6, 3 s 2, p 6, d 10, 4 s 2, p 2

Z = 33 l Arsenico simbolo: As 40 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 p 6, 3 s 2, p 6, d 10, 4 s 2, p 3

Z = 34 l Selenio simbolo: Se 40 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 p 6, 3 s 2, p 6, d 10, 4 s 2, p 4

Z = 35 l Bromo simbolo: Br 40 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 p 6, 3 s 2, p 6, d 10, 4 s 2, p 5

Z = 36 l Kripton simbolo: Kr 40 PERIODO 0 1 2 n 4 3 2 1 1 s 2, 2 s 2 p 6, 3 s 2, p 6, d 10, 4 s 2, p 6

Tavola periodica degli elementi (1860) Elementi organizzati in base al numero atomico e alle loro caratteristiche chimico-fisiche