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Il livello di energia principale, noto anche come numero quantico principale , è la regione o guscio al di fuori del nucleo dell’atomo in cui si può trovare un elettrone senza perdere o guadagnare energia, e con l’energia più bassa possibile. I livelli energetici principali hanno a loro volta sottolivelli energetici. Questi sottolivelli sono noti come numero quantico secondario o azimutale (l) .
Rappresentazione dei livelli energetici
Per contenere tutti gli elettroni in un atomo di uno qualsiasi degli elementi attualmente conosciuti sono necessari solo 7 livelli di energia. Questi livelli sono rappresentati da lettere, che sono K, L, M, N, O, P, Q , o da numeri che vanno da 1 a 7, dove 1 è il livello di energia più basso e 7 è il livello di energia più alto.
Ogni livello di energia principale ha un numero specifico di elettroni e può contenere fino a 2n 2 elettroni, dove n è il numero del livello. Pertanto, il primo livello può contenere fino a 2 elettroni 2 x (1) 2 = 2; il secondo fino a 8 elettroni, 2 x (2) 2 = 8; la terza fino a 18, 2 x (3) 2 = 18, e così via. Pertanto, l’equazione per calcolare il numero di elettroni in ogni livello di energia è X= 2n 2
L’energia associata a un livello di energia aumenta all’aumentare della distanza dal nucleo. Ad esempio, se un elettrone si trova nel settimo livello energetico, ha molta più energia ad esso associata rispetto a un elettrone nel primo livello energetico.
sottolivelli energetici
Ogni livello energetico principale contiene un sottolivello energetico costituito da un numero specifico di orbitali e in ciascuno di essi non possono esserci più di due elettroni. Come i principali livelli energetici, i sottolivelli energetici sono rappresentati da lettere, in questo caso sono s, p, d, f.
Ogni livello energetico principale ha un sottolivello che contiene un orbitale s (1s) , quindi può contenere un massimo di due elettroni . Gli elettroni in questo orbitale sono chiamati elettroni s e hanno l’energia più bassa di tutti gli elettroni in quel livello di energia principale. Questo guscio può contenere un massimo di 2 elettroni .
Ogni livello di energia maggiore sopra il primo contiene un orbitale s e tre orbitali p . Un insieme di tre orbitali p chiamato subshell p può contenere un massimo di sei elettroni . Pertanto, il secondo livello può contenere un massimo di otto elettroni , cioè due nell’orbitale s (2s) e 6 nei tre orbitali p (2p).
Ogni livello di energia principale sopra il secondo contiene, oltre a un orbitale s e tre orbitali p, un insieme di cinque orbitali d chiamati subshell d, che possono contenere un massimo di dieci elettroni . Pertanto, il terzo guscio contiene un massimo di 18 elettroni : 2 nell’orbitale s, 6 nei tre orbitali p e 10 nei cinque orbitali d.
Il quarto livello e i livelli superiori, oltre a tutti quelli sopra, hanno anche un subshell f che contiene sette orbitali f e che può contenere un massimo di 14 elettroni . Pertanto, il quarto guscio può contenere fino a 32 elettroni : 2 nell’orbitale s, 6 nei tre orbitali p, 10 nei cinque orbitali d e 14 nei sette orbitali f.
Di seguito le tabelle che riassumono tutte le informazioni sopra spiegate:
Tabella livelli energetici e sottolivelli
| Livelli energetici ( n ) | 1 | 2 | 3 | 4 |
|---|---|---|---|---|
| sottolivelli | SÌ | s pag | s p d | s p d f |
| Numero di orbitali di ciascun tipo | 1 | 1 3 | 1 3 5 | 1 3 5 7 |
| Denominazione orbitale | 1s | 2s 2p | 3s 3p 3d | 4s 4p 4d 4f |
| Numero massimo di elettroni negli orbitali | 2 | 2-6 | 2 – 6 – 10 | 2-6-10-14 |
| Numero massimo di elettroni per livello | 2 | 8 | 18 | 32 |
Fonti
Bautista, C. [Imparare la chimica].(31 marzo 2020). Livelli di energia [File video]. Youtube. https://youtu.be/p3v5b81E6NQ
