Fra i quesiti di chimica è possibile trovare delle domande che richiedono la conoscenza della configurazione elettronica degli elementi. Imparare a memoria queste serie di lettere e numeri per ogni elemento, o anche solo per i primi dieci, è inconcepibile! Vi spiegheremo il metodo con cui si possono ricavare tutte le configurazioni conoscendo il numero atomico dell’elemento!

Partiamo da un paio di basi teoriche: che cos’è la configurazione elettronica?
La configurazione elettronica descrive la disposizione degli elettroni negli orbitali di un determinato elemento.

Gli orbitali sono descritti mediante i numeri quantici:
– Numero quantico principale “n”: può assumere valori da 1 a 7, definisce il livello energetico. All’aumentare del numero, aumenta la loro energia e la distanza dal nucleo.
– Numero quantico secondario “l”: può assumere valori interi compresi fra 0 e (n-1).
Vengono indicati con le lettere s, p, d, f rispettivamente i valori di 1, 2, 3 e 4.
– Numero quantico magnetico “m”: assume valori interi compresi fra “-l”, …,0,…”+l” e indica l’orientamento nello spazio.
– Numero quantico di spin “s”: assume i valori +1/2 o -1/2 e indica il senso di rotazione dei due elettroni presenti in ogni orbitale.

Ogni livello (“n”) ha un certo numero di orbitali stabiliti dal numero quantico secondario “m“. Il livello energetico n=3, ha numero quantico secondario uguale a 0, 1 e 2. Avrà quindi orbitali di tipo “s”, “p” e “d”. Ma quanti? L’orbitale “s” (l=0) ha solo m=0, è presente quindi un’unico orbitale s. L’orbitale “p” (l=1) può assumere valori di m = -1, 0 e 1, ci sono quindi 3 orbitali “p” orientati in modo diverso e 5 orbitali “d”.

Queste considerazioni teoriche servono a capire quanti e quali orbitali ha ogni elemento. Cosa fondamentale per distribuirvi all’interno gli elettroni.

Come procedere? Facciamo un esempio con l’elemento cloro.

1. Il primo passo è sapere il numero atomico dell’elemento. Il cloro ha numero atomico 17.
Vi consiglio di memorizzare i numeri atomici degli elementi principali o, in alternativa, imparare a memoria la tavola periodica. Da essa, contando in ordine gli elementi, si ricavano i numeri atomici.
2. Conoscendo il numero atomico sappiamo quanti elettroni dobbiamo posizionare!

La difficolta è l’ordine dei vari livelli e sottolivelli! Questo si può ricavare facilmente imparando lo schema a fianco, in cui i numeri indicano i livelli e le lettere i sottolivelli.

Le frecce oblique dall’altro verso il basso tagliano esattamente nell’ordine in cui andremo a riempire gli orbitali. Ti sembra difficile memorizzarlo? Potresti provare a creare delle frasi che ti aiutino.

Una volta ricavato il nostro schema, ci basterà iniziare a riempire gli orbitali. Ricordiamo che quello ”s” è unico, ma di “p” ne abbiamo 3, di “d” 5 e di “f” ben 7. (come visto dal numero quantico magnetico). A sua volta ogni singolo orbitale può ospitare 2 elettroni. Ciò comporta che negli orbitali “p” possono andare al più 6 elettroni, in quelli “d” 10.

La configurazione elettronica del Cloro sarà:

Cl (17)= 

$1s^{2 } 2s^{2 }2p^6 3s^2 3p^5$

Si continuano a riempire gli orbitali finchè la somma dei numeri agli apici non raggiunge il numero di elettroni, in questo caso 17. Facciamo anche la prova del nove! L’ultima lettera della configurazione elettronica deve corrispondere al blocco (s, p, d o f) in cui si trova l’elemento sulla tavola periodica.

Imparando il semplice schema potrete ricavarvi tutte le configurazioni elettroniche che volete!
Ora provate voi con la configurazione elettronica dello Stronzio, che ha qualche elettrone in più 😉