Struttura atomica, orbitali, configurazioni elettroniche, spin e spettri dell'idrogeno

Quale definizione corrisponde a un orbitale atomico secondo il testo?

• Livello energetico quantizzato che può essere occupato da un solo elettrone
• Regione dello spazio intorno al nucleo delimitata da una superficie entro cui c'è il 99% di probabilità di trovare l'elettrone
• Traiettoria circolare precisa percorsa dall'elettrone attorno al nucleo
• Distanza media dal nucleo alla quale l'elettrone si trova in uno stato stazionario

Il testo definisce l'orbitale atomico come la regione di spazio intorno al nucleo con il 99% di probabilità di trovare l'elettrone, cioè come funzione d'onda ottenuta dall'equazione di Schrödinger.

Quanti orbitali sono presenti in un guscio con numero quantico principale n = 3?

• 12 orbitali
• 6 orbitali
• 3 orbitali
• 9 orbitali

Il testo afferma che per un dato valore di n vi sono n² orbitali, quindi per n = 3 si hanno 3² = 9 orbitali.

Quale proprietà caratterizza la funzione d'onda dell'orbitale 1s dell'atomo di idrogeno?

• Simmetria sferica: ψ dipende solo dalla distanza r dal nucleo
• Momento angolare orbitale diverso da zero
• Presenza di un piano nodale che passa per il nucleo
• Dipendenza angolare dalla colatitudine θ

Per l'orbitale 1s (l = 0) la funzione ψ dipende solo da r, quindi presenta simmetria sferica e indipendenza angolare; le altre proprietà descrivono orbitali p.

Perché la probabilità di trovare l'elettrone nel nucleo è nulla per un orbitale 2pz?

• Perché l'elettrone ruota attorno all'asse z con momento magnetico nullo
• Perché il numero quantico principale n è uguale a 2
• Perché la funzione d'onda presenta ampiezza nulla su un piano nodale che seziona in due il nucleo
• Perché l'energia dell'orbitale è troppo bassa per l'elettrone

Il testo specifica che la funzione 2pz presenta ampiezza nulla su un piano nodale che seziona in due il nucleo, per cui la probabilità nel nucleo è nulla.