Struttura della Materia - INFN Napoli

Struttura della Materia 33
i livelli che rende scadente l’approssimazione di campo centrale (sono rilevanti
le correzioni dovute all’interazione elettrone-elettrone completa), l’altro sono le
correzioni relativistiche (lo spin orbita) che divengono progressivamente sempre
più importanti al crescere di Z, ma di questo ci occuperemo nel seguito.
E’ evidente dalla tabella che il potenziale di ionizzazione non è monotono al
crescere di Z: È massimo in corrispondenza dei gas nobili (He,Ne,Ar,Kr,Xe) che
hanno una shell K piena o una sottoshell 2p piena. È minimo per gli alcalini (
Li,Na,K,Rb,Cs) che hanno la con…gurazione di un gas nobile più un elettrone s.
Queste caratteristiche hanno una giusti…cazione qualitativa nel fatto che gli elettroni
di una stessa sottoshell, avendo distribuzioni spaziali equivalenti, si schermano
poco l’uno con l’altro. Nel caso dell’Elio abbiamo visto che lo schermo di
un elettrone sull’altro è di solo 1=3 della carica di un elettrone. Ne segue che
la carica e¢cace cresce con Z a mano a mano che si riempie una sottoshell e
il potenziale di ionizzazione è massimo per una sottoshell chiusa. D’altra parte
quando una sottoshell si è riempita, l’elettrone aggiunto deve andare in un altro
stato con ul valore più alto di n o di l, il cui orbitale è concentrato a valori
di r maggiori, ed è esterno alle sottoshell chiuse. Perciò l’aumento della carica
nucleare è più che compensato dallo schermo molto e¢cace degli elettroni interni
su quelli esterni, e il potenziale di ionizzazione è signi…cativamente ridotto.
1 4
H He
3 4 5 6 7 8 9 10
Li Be B C N O F Ne
11 12 13 14 15 16 17 18
Na Mg Al Si P S Cl Ar
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 65
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
55 56 57 x 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
87 88 89 3
Fr Ra Ac
Lantanidi x
58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Attinidi3 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Tavola periodica degli elementi
Le proprietà chimiche di un atomo sono determinate dalle sue possibili interazioni
con gli altri atomi, ed in particolare dalla possibilità di formare legami