Struttura della Materia - INFN Napoli

Struttura della Materia 29
L’elemento che segue, l’elio, ha 1s 2 come con…gurazione fondamentale, ed
essendo L = S = 0 il termine fondamentale è 1 S0: Questo è l’elemento con il
potenziale di ionizzazione più alto di tutti pari a 24.6 eV (l’energia dello stato
fondamentale 1s 2 è di -79eV, quella dello ione He + nella con…gurazione 1s di
¡2 2 £ 13:6 = ¡54:4 eV da cui 79 ¡ 54:4 = 24:6 eV). I due elettroni dell’elio
riempiono la shell K.
Il terzo elemento è il litio con con…gurazione 1s 2 2s e termine fondamentale
2 S1=2 comune a tutti gli elementi con un elettrone esterno ad una shell chiusa.
Se i due elettroni interni schermassero perfettamente il nucleo, il corrispondente
potenziale di ionizzazione risulterebbe pari a 13:6=2 2 = 3:4 eV (energia corrispondente
a n = 2 con carica Z = 1).Il valore osservato è um pò più grande pari a
5.39 eV poichè lo schermo non è perfetto.
La sottoshell 2s viene riempita dall’elemento successivo (Z = 4), il berillio,
il termine fondamentale è lo stesso di quello dell’elio 1 S0: Il potenziale di ionizzazione
(9.32 eV) è più grande di quello del litio perchè la carica nucleare è
cresciuta.
La sottoshell 2p viene progressivamente riempita a partire dal Boro (Z = 5,
1s 2 2s 2 2p) …no al Neon (Z = 10; 1s 2 2s 2 2p 6 ). Poichè il livello 2p è più alto in
energia del 2s; il potenziale di ionizzazione (8.30 eV) è più piccolo di quello del
Berillio. Per il Neon il potenziale di ionizzazione raggiunge il valore di 21.56 eV,
che è il più alto di ogni altro tranne che per l’Elio. Con il Neon si chiude la
sottoshell 2p e il suo termine fondamentale è 1 S0, nonchè la shell L (n = 2) :
Con Z = 11 (Sodio) l’undicesimo elettrone deve andare nella sottoshell 3s. Il
potenziale di ionizzazione (5.14 eV) è di conseguenza molto più piccolo di quello
del Neon. Da Z = 11 a Z = 18 le sottoshell 3s e 3p sono progressivamente
riempite e giunge così all’Argon (Z = 18; 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ).
Il processo di riempimento degli stati con n = 3 viene temporaneamente
interrotto a Z = 19 (Potassio). Dopo la chiusura della sottoshell 3p avvieme la
prima deviazione dall’ordinamento secondo il valore più basso di n: Gli elettroni
aggiunti nel Potassio (Z = 19) e nel Calcio (Z = 20) vanno nella sottoshell 4s
invece che nella 3d, per la quale lo schermo dovuto alla con…gurazione dell’Argon
è così e¢cace da renderla energeticamente sfavorita.Il riempimento della 3d è
rinviato allo Scandio (Z = 21) che nella notazione abbreviata ha con…gurazione
[Ar]4s 2 3d. E’ il primo elemento del cosìdetto primo gruppo di transizione o del
Ferro, che va da Z = 21 a Z = 30 (Zinco). Occorre notare che gli stati 4s e 3d
sono molto vicini in energia, nasce tra essi una competizione, ed il processo di
riempimento non è così regolare come per le sottoshell precedenti.