Numero quantico di spin

L'elettrone possiede un momento angolare intrinseco, al quale è associato un momento magnetico. Questa proprietà è definita spin elettronico e può assumere due diversi stati, caratterizzati da un numero quantico magnetico di spin, ms, che può avere solo due valori: +1/2 o -1/2.
Questa proprietà è di fondamentale importanza nel governare il riempimento elettronico degli orbitali atomici. Infatti, il principio di esclusione di Pauli impone che:

"due elettroni di uno stesso atomo non possono avere gli stessi quattro numeri quantici"

Ciò significa che uno stesso orbitale può essere occupato al massimo da due elettroni accoppiati (ossia con spin antiparalleli).

Q 30, 1998. Quanti elettroni possono essere contenuti al massimo in un orbitale?
1) 2;
2) 8;
3) 18;
4) 32;
5) dipende dal tipo di orbitale.
Q 59, 2003. Il numero massimo di elettroni contenuto in un orbitale 5f è :
1) 2;
2) 14;
3) 10;
4) 6;
5) 1
Q 55, 2001B. Quanti elettroni possono essere contenuti al massimo negli orbitali 4d?
A) 4
B) 8
C) 10
D) Non esistono tali orbitali
E) 18
Q 56, 2007B. Qual è il numero massimo di elettroni che possono essere contenuti in tutti gli orbitali 4d di un atomo?
A) Non esiste un massimo
B) 4
C) 8
D) 10
E) 12

Nota: Preferisco la formulazione del 2001, essenziale e sintetica; quella del 2007 appare ridondante.

Il numero di O.A. di un livello è pari a n2
Pertanto il numero massimo di elettroni in ciascun livello è 2n2

Ad esempio:
per n = 1, vi è un solo orbitale (1s), che può ospitare al massimo due elettroni.
per n = 2, n2 = 4 : un O.A. 2s e tre O.A. 2p. Il numero massimo di elettroni nel 2° livello è quindi otto.
per n = 3 n2 = 9 : un O.A. 3s, tre O.A. 3p e cinque orbitali 3d. Il numero massimo di elettroni nel 3° livello è quindi diciotto.
per n = 4 n2 = 16 : un O.A. 4s, tre O.A. 4p, cinque orbitali 4d e sette orbitali 4f. Il numero massimo di elettroni nel 4° livello è quindi trentadue.

Q 40, 2000. Il numero massimo di elettroni che può essere contenuto nei primi tre livelli elettronici è:
A) 18
B) 28
C) 10
D) 30
E) 26
Q 57, 2003B. Il numero massimo di elettroni contenuto negli orbitali f, s, d è rispettivamente:
A) 14, 2, 10
B) 10, 14, 2
C) 2, 10, 14
D) 7, 1, 5
E) 5, 2, 10

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