Differenza tra Shell Subshell e Orbital

Differenza principale - Shell vs Subshell vs Orbital

L'atomo è l'unità di base che compone la materia. In passato, gli scienziati ritenevano che gli atomi non potessero essere ulteriormente divisi. Ma in seguito scoperte hanno rivelato informazioni su particelle subatomiche, che indicavano che gli atomi potevano essere ulteriormente suddivisi in particelle subatomiche. Le tre principali particelle subatomiche sono elettroni, protoni e neutroni. Protoni e neutroni insieme formano il nucleo, che è il nucleo centrale dell'atomo. Gli elettroni sono in continuo movimento attorno a questo nucleo. Non possiamo determinare la posizione esatta di un elettrone; tuttavia, gli elettroni si muovono in determinati percorsi. I termini shell, subshell e orbital si riferiscono ai percorsi più probabili che un elettrone può muovere. La principale differenza tra shell subshell e orbital è quella i gusci sono composti da elettroni che condividono lo stesso numero quantico principale e le subshell sono composti da elettroni che condividono lo stesso numero quantico del momento angolare mentre gli orbitali sono composti da elettroni che si trovano nello stesso livello di energia ma hanno diversi spin.

Aree chiave coperte

1. Cos'è una Shell
      - Definizione, struttura e proprietà
2. Cos'è una subshell
      - Definizione, struttura e proprietà
3. Cos'è un Orbital
      - Definizione, struttura e proprietà
4. Qual è la differenza tra Shell Subshell e Orbital
      - Confronto tra le principali differenze

Termini chiave: Atomo, Elettroni, Orbitale, Quantum Number, Shell, Subshell

Cos'è una Shell

Una conchiglia è la via seguita dagli elettroni attorno al nucleo di un atomo. Questi sono anche chiamati livelli di energia poiché questi gusci sono disposti attorno al nucleo in base all'energia di cui è composto un elettrone in quel guscio. Il guscio che ha l'energia più bassa è più vicino al nucleo. Il prossimo livello di energia si trova oltre quella shell.

Per riconoscere queste conchiglie, vengono chiamate come K, L, M, N, ecc. La shell con il livello di energia più basso è la K shell. Ma gli scienziati hanno chiamato queste shell usando numeri quantici. Ogni shell ha il suo numero quantico. Il numero quantico dato per le shell è chiamato come numero quantico principale. Quindi il guscio al livello di energia più basso è n = 1.

Tutti i gusci non hanno lo stesso numero di elettroni. Il livello di energia più basso può contenere solo un massimo di 2 elettroni. Il prossimo livello di energia può contenere fino a 8 elettroni. Esiste un modello del numero di elettroni che può contenere una conchiglia. Questo modello è riportato di seguito.

Numero Quantum principale (n)	Numero massimo di elettroni
n = 1	2
n = 2	8
n = 3	18
n = 4	32
n = 5	32
n = 6	32

Pertanto, il numero massimo di elettroni che qualsiasi guscio può contenere è 32. Nessun guscio può avere più di 32 elettroni. I gusci più alti possono contenere più elettroni di quelli dei gusci inferiori.

La presenza di questi gusci indica che l'energia di un atomo è quantizzata. In altre parole, ci sono valori di energia discreti per gli elettroni che si trovano nel movimento attorno al nucleo.

Figura 1: Conchiglie atomiche

Gli elettroni in questi gusci possono essere trasferiti da una shell all'altra assorbendo o rilasciando energia. La quantità di energia che viene assorbita o rilasciata deve essere uguale alla differenza di energia tra due gusci. In caso contrario, questa transizione non si verificherebbe.

Cos'è una subshell

Una subshell è l'area in cui l'elettrone si muove all'interno di un guscio. Questi sono chiamati in base al numero quantico del momento angolare. Esistono 4 principali tipi di sottochiavi che possono essere trovati in una shell. Sono nominati come s, p, d, f. Ogni sottotitola è composta da diversi orbitali. Il numero di orbitali che si trovano nelle sotto shell è indicato di seguito.

subshell	Numero di Orbitali	Numero massimo di elettroni
S	1	2
p	3	6
d	5	10
f	7	14

Queste sottotaste sono anche disposte in base all'energia di cui sono composte. Nei gusci inferiori, l'ordine ascendente dell'energia delle sottoscotte è come s

Figura 02: forme delle sottotazze

Queste sottochiavi hanno una struttura 3D unica. s subshell è sferico. p subshell è a forma di manubrio. Queste forme sono date sopra.

Cos'è un Orbital

Orbital è una funzione matematica che descrive il comportamento ondulatorio di un elettrone. In altre parole, il termine orbitale spiega il movimento esatto di un elettrone. Una subshell è composta da orbitali. Il numero di orbitali che una subshell dipende dalla sottoshell. Ciò significa che il numero di orbitali presenti in una subshell è una caratteristica unica per una subshell.

subshell	Numero di Orbitali
S	1
p	3
d	5
f	10

Tuttavia, un orbitale può contenere solo un massimo di due elettroni. Questi elettroni si trovano nello stesso livello di energia, ma sono diversi l'uno dall'altro a seconda della loro rotazione. Hanno sempre giri opposti. Quando gli elettroni sono riempiti negli orbitali, vengono riempiti secondo la regola di Hund. Questa regola indica che ogni orbitale in una subshell è singolarmente occupato con elettroni prima che qualsiasi orbitale sia doppiamente accoppiato.

Figura 3: forme di d Orbitali

L'immagine sopra mostra le forme degli orbitali d. Poiché una subshell d è composta da 5 orbitali, l'immagine sopra mostra le 5 diverse forme di questi orbitali.

Differenza tra Shell Subshell e Orbital

Definizione

Conchiglia: Shell è la via seguita dagli elettroni attorno al nucleo di un atomo.

subshell: Subshell è il percorso in cui un elettrone si muove all'interno di un guscio.

Orbitale: Orbital è una funzione matematica che descrive il comportamento ondulatorio di un elettrone.

Nome del numero Quantum

Conchiglia: A una shell viene assegnato il numero quantico principale.

subshell: A subshell viene dato il numero quantico del momento angolare.

Orbitale: Un orbitale è dato il numero quantico magnetico.

Numero massimo di elettroni

Conchiglia: Un guscio può contenere fino a un massimo di 32 elettroni.

subshell: Il numero massimo di elettroni che una sottoshell può contenere dipende dal tipo di subshell.

Orbitale:  Il numero massimo di elettroni che un orbitale può contenere è 2.

Conclusione

Un atomo è composto da elettroni, protoni e neutroni. Protoni e neutroni sono nel nucleo. Gli elettroni formano una nuvola attorno al nucleo. Questa nuvola di elettroni ha elettroni in costante movimento. Ulteriori scoperte hanno scoperto che questa non è solo una nuvola. Esistono livelli di energia quantizzati in cui gli elettroni si muovono. Sembrano percorsi per far muovere gli elettroni. I termini shell, subshells e orbitali sono usati per descrivere questi percorsi. La principale differenza tra shell subshell e orbital è che le shell sono composte da elettroni che condividono lo stesso numero quantico principale e le subshell sono composte da elettroni che condividono lo stesso numero quantico del momento angolare mentre gli orbitali sono composti da elettroni che si trovano nello stesso livello di energia ma avere diversi spin.

Riferimenti:

1. Andrew Rader. "Always in Motion." Nozioni di base sulla chimica, disponibili qui. Accesso effettuato il 25 agosto 2017.
2. "GCSE Bitesize: la struttura di un atomo." BBC, BBC, disponibile qui. Accesso effettuato il 25 agosto 2017.

Cortesia dell'immagine:

1. "Bohr-atom-PAR" di JabberWok in lingua inglese Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "D orbitali" di Fondazione CK-12 - File: High School Chemistry.pdf, pagina 271 (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia