Orbitali, valenza
Il nucleo carico positivamente occupa una porzione molto piccola
dello spazio dell’atomo, mentre la maggior parte del volume
dell’atomo è occupata dallo spazio in cui si muovono gli elettroni.
Diverse teorie hanno cercato di descrivere la struttura dell’atomo
ed in particolare la collocazione degli elettroni attorno al nucleo. La
teoria di Bohr presupponeva l’esistenza di orbite in cui gli elettroni
si muovevano attorno al nucleo. Questa teoria è stata superata da
quella quanto-meccanica di De Broglie che introduce il concetto di
orbitale come zona dello spazio attorno al nucleo dove è massima la
probabilità di trovare l’elettrone. Come abbiamo accennato in
precedenza, oggi sappiamo dalle teorie quantistiche che gli
elettroni si muovono attorno al nucleo in regioni dello spazio (nuvole
elettroniche) dette orbitali. Ogni orbitale può contenere al massimo
2 elettroni. In generale gli elettroni che occupano gli orbitali più
distanti dal nucleo, e quindi più esterni, sono più facilmente
utilizzabili dall’atomo per formare legami chimici di quelli che si
trovano negli strati interni, più vicino al nucleo. Questo succede
perché gli elettroni negli orbitali più interni sono trattenuti più
fortemente dalla carica positiva rispetto a quelli negli orbitali più
esterni Gli elettroni dello strato più esterno dell’atomo si chiamano
per questo motivo elettroni di valenza Il comportamento chimico di
un elemento è determinato dal numero e dalla disposizione degli
elettroni di valenza. Il guscio elettronico di valenza dell’idrogeno e
dell’elio è completo e quindi stabile quando contiene 2 elettroni,
quello degli altri atomi è completo se contiene 8 elettroni. Quando il
numero degli elettroni di valenza non è completo, l’atomo tende a
cedere, acquisire o condividere gli elettroni per avere lo strato
esterno completo con 8 elettroni ad esclusione di H e He che
raggiungono lo strato completo con 2. Guardando la tavola
periodica si vede che gli elementi che si trovano nella stessa
colonna verticale hanno caratteristiche chimiche simili (ad esempio
i metalli alcalini e i metalli alcalino terrosi) perché hanno lo stesso
numero di elettroni nel guscio esterno. Per esempio l’H, il Na e il K
hanno un unico elettrone di valenza nel guscio esterno che tendono
a condividere o a cedere ad un altro atomo nella formazione delle
molecole, infatti il Na ed il K si trovano spesso in forma di ione con
una carica positiva perchè hanno perso un elettrone. Invece il
