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Orbitali degeneri

Quali sono gli orbitali degeneri?

Gli orbitali degeneri sono gli orbitali aventi la stessa energia.

Gli orbitali 1s e 2s non sono degeneri, in quanto hanno contenuti energetici diversi; in particolare l'orbitale 2s ha un contenuto energetico maggiore dell'orbitale 1s.

A sua volta l'orbitale 3s ha un contenuto energetico maggiore dell'orbitale 2s e pertanto i due orbitali non sono degeneri.

Consideriamo adesso l'orbitale di tipo p.

Questo orbitale ha l'aspetto di due lobi tangenti e simmetrici rispetto al nucleo (posto nel punto di tangenza) entro i quali l'elettrone ha la stessa probabilità di trovarsi.

orbitale p

Orbitale di tipo p

I tre orbitali di tipo p sono ortogonali tra loro e vengono indicati con le sigle px, py, pz come nella figura seguente:

orbitali p

I numeri quantici che determinano il valore dell'energia di un orbitale sono n e l; poichè allora i tre orbitali p relativi ad un stesso n hanno sempre uguali i valori di n e di l, essi sono degeneri (o isoenergetici) e pertanto si usa dire che il sottolivello p è 3 volte degenere.

L'affermazione che gli orbitali degeneri hanno stessa energia è esatta soltanto per atomi isolati: allorchè, infatti, un atomo viene a fare parte di una molecola, le interazioni fra i suoi orbitali degeneri e gli orbitali degli altri atomi portano a piccole differenze di energia fra gli orbitali degeneri stessi.

I cinque orbitali d, analogamente a quanto detto per i tre orbitali , e con le stesse limitazioni, hanno uguale energia e pertanto si dice che il sottolivello d è 5 volte degenere. Stesso discorso vale per i 7 orbitali f.

Dallo schema seguente schema, nel quale nel quale gli orbitali sono posizionati secondo un ordine crescente di energia, è semplice capire che i 3 orbitali 2p o i 5 orbitali 3d sono degeneri (sono solo due tra i tanti esempi possibili), mentre gli orbitali 2s e 1s non lo sono.

configurazione elettronica

Riassumendo:

  • gli orbitali di tipo s non hanno orbitali degeneri;
  • i tre orbitali di tipo p (appartenenti ad uno stesso livello di energia) sono degeneri;
  • i cinque orbitali d (appartenenti ad uno stesso livello di energia) sono degeneri;
  • i sette orbitali f (appartenenti ad uno stesso livello di energia) sono degeneri.

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