Configurazione elettronica degli atomi e legami chimici

La configurazione elettronica degli atomi

La struttura di un atomo presenta un nucleo centrale in cui si trovano i protoni ed i neutroni, e una regione di spazio intorno al nucleo in cui sono distribuiti gli elettroni.

La regione di spazio occupata da un elettrone è detta orbitale atomico. Ciascun orbitale può contenere al massimo due elettroni. L'insieme di più orbitali atomici costituisce un guscio di elettroni. Il numero massimo di elettroni che può contenere un guscio dipende dal numero di orbitali che contiene.

La configurazione elettronica di un atomo dipende dal numero atomico dell'elemento e dal numero di orbitali che vengono riempiti.

Esempio:

Il magnesio ha $Z = 12$ e possiede 12 elettroni.

La configurazione elettronica prevede:

2 elettroni nel primo guscio, il quale può contenere solo un orbitale;
8 elettroni nel secondo guscio, che ha quattro orbitali;
2 elettroni nel terzo guscio.

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Ciascun tipo di orbitale ha una sua forma caratteristica e rappresenta la regione di spazio all'interno della quale si trovano gli elettroni. Man mano che ci si allontana dal nucleo la dimensione degli orbitali aumenta e la forma diventa più complessa.

Gli orbitali possono essere di tipo s (sferici), di tipo p (a doppio lobo), di tipo d (a quattro lobi), di tipo f (a otto lobi).

Forma di alcuni tipi di orbitali atomici

Orbitale di tipo s
Orbitali di tipo p
Orbitali di tipo d

Esempio:

Per l'atomo di magnesio

nucleo
orbitale 1s
orbitale 2s
orbitali 2p
orbitale 3s

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I legami chimici

Due o più atomi possono unirsi tra di loro attraverso la formazione di un legame chimico. La formazione del legame avviene se il composto che si forma è più stabile dei composti di partenza.

La capacità di un atomo a formare un legame dipende dalla sua configurazione elettronica e più precisamente dagli elettroni che si trovano nel guscio più esterno. Gli elettroni che si trovano nel guscio più esterno, chiamato guscio di valenza, vengono detti elettroni di valenza. Gli elettroni di valenza possono essere al massimo otto, e vengono indicati con termine ottetto.

Esempio:

Il magnesio ha 2 elettroni di valenza.

L'ultimo guscio è incompleto, non ha raggiunto l'ottetto.

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Per prevedere la formazione di un legame si utilizza la regola dell'ottetto: un atomo che ha l'ottetto incompleto tende a legarsi ad un altro atomo al fine di completare l'ottetto.

In base alla configurazione elettronica del guscio di valenza, gli atomi si distinguono in:

reattivi, se hanno l'ottetto incompleto;
inerti, cioè stabili, se hanno l'ottetto completo.

Gli elementi che presentano l'ottetto completo sono raggruppati nel gruppo 18 della tavola periodica e vengono chiamati gas nobili. Sono dei gas inerti e formati da un solo atomo. Sono utilizzati in diverse applicazioni. Ad esempio, l'elio è utilizzato per gonfiare i palloncini. L'argon, viene utilizzato come isolante per riempire lo spazio all'interno dei doppi vetri. Lo xenon viene usato come anestetico e il neon è il gas che si trova nelle insegne luminose.