Capa de Electrones

Ya aprendimos que los electrones son partículas subatómicas cargadas negativamente. También hablamos sobre cómo se encuentran los electrones en las nubes alrededor del núcleo. Probablemente haya visto muchos símbolos para átomos, probablemente algo como esto donde los electrones se representan con órbitas específicas. Lo que en realidad es el caso es que la nube de electrones es una predicción del área en la que se pueden encontrar los electrones.

Ilustración de una nube de electrones con dos electrones

Entonces, si tenemos nuestro núcleo en el medio y pensamos que este círculo es una esfera tridimensional alrededor del núcleo, podemos decir que en cualquier momento dado, si tuviera que tomar una instantánea de este átomo, el electrón encontrarse en algún lugar de esta esfera o de esta nube alrededor del núcleo. Pero no puedo estar seguro de dónde está exactamente. Si tuviera que tomar diferentes fotos en diferentes momentos, entonces el electrón estaría en un lugar impredecible y no aleatorio en algún lugar de esa nube.

La nube de electrones solo nos da una predicción del área en la que se pueden encontrar los electrones. También hay energía asociada con las nubes de electrones. Las nubes de electrones también se conocen como capas de electrones y también se conocen como niveles de energía.

Hagamos una representación en 2-D de un átomo. Si tenemos nuestro núcleo aquí, puedo dibujar un nivel de energía como este, y puedo poner un electrón aquí. Ahora, piense en las partículas subatómicas en términos de su carga. El electrón tiene carga negativa y los protones del núcleo tienen carga positiva. Las cosas positivas y negativas se atraen entre sí.

Si tuviera dos imanes poderosos aquí, y un extremo tiene una carga positiva y un extremo tiene una carga negativa, querrán moverse juntos. Ahora, el hecho de que el electrón esté orbitando aquí fuera del núcleo, que se encuentre aquí lejos de la carga positiva, significa que se ha alejado, más lejos de lo que esa carga probablemente preferiría estar.

Si tuviera que tomar este imán negativo y moverlo a través de la mesa y si estos son imanes poderosos, entonces tendré que ejercer algo de fuerza para mantener este imán negativo alejado del positivo. De lo contrario, se moverá rápidamente hacia ese imán positivo. Lo que he creado aquí es algo llamado energía potencial. Al alejar este imán, he creado este escenario donde este imán quiere moverse; quiere liberar esta energía potencial como energía cinética, o quiere moverse hacia el imán positivo.

Ahora, cuando tengo este núcleo, lo pienso en términos de niveles de energía , lo pensamos en términos de niveles de energía porque se necesita energía para tener este electrón aquí en este orbital. Entonces, hay algún tipo de energía asociada con este nivel de energía, y si tengo múltiples niveles de energía, voy a tener aún más energía asociada con este segundo nivel de energía. A medida que me alejo con cada nivel de energía del núcleo, los electrones que ocupan estos niveles de energía tienen más y más energía porque se han alejado cada vez más de este núcleo.

Comprender los niveles de energía

Si tuviera que hablar de los niveles de energía en términos del primer nivel de energía o el segundo nivel de energía o el tercer nivel de energía, hay más energía asociada con los niveles de energía a medida que aumentan en número. Entonces, la energía aumenta a medida que aumentamos el número de niveles de energía.

También podemos hablar de niveles de energía en términos de la cantidad de electrones que pueden ocupar esos niveles. Dibujaré mi primer nivel de energía, y se conoce como 1s, por lo que uno para el nivel de energía, y la letra que está asociada con el número básicamente define la forma de la nube de electrones. No será importante para nuestros propósitos saber realmente cuáles son todas las formas, pero tenga en cuenta que esto es lo que está describiendo.

Entonces, cada orbital tiene una forma diferente. Un orbital s tiene un tipo específico de forma, y ​​en un momento hablaremos sobre un orbital p, que tiene otro tipo de forma. Cada orbital que rodea al núcleo puede estar ocupado por dos electrones. Dibujemos de nuevo nuestro núcleo y tendré uno orbital. Puedo tener un electrón aquí, y puedo tener un electrón aquí. Entonces, este sería un orbital completo. Si luego salgo al segundo nivel de energía, el segundo nivel de energía se define por 2s y luego tres tipos de 2p’s para un total de ocho electrones.

Ubicaciones de electrones en la capa de electrones

Solo recuerde que esta es una representación de un átomo, que esta es una forma de contar electrones cuando queremos hablar sobre átomos y cómo interactúan con otros átomos.

Es importante poder definir los electrones porque los electrones van a poder definir la reactividad de los átomos con otros átomos. Hablamos de los electrones en la capa más externa. En este caso, digamos que tengo una capa de electrones y un electrón en este orbital. Este nivel de electrones se llama nivel de electrones de valencia , y los electrones en este orbital son los que van a interactuar con otros átomos.

Definición de un electrón de valencia

Ahora, los átomos quieren tener capas completas de electrones. Hemos hablado de que los 1 pueden contener dos electrones, por lo que este átomo con solo un electrón en este nivel de valencia es inestable y quiere tener un nivel de valencia completo. Tome otro ejemplo: si hay dos niveles de electrones aquí, y tengo un electrón aquí, este nivel de valencia tiene un electrón. Si agrego otro electrón, eso no me ayudará, porque en el segundo nivel de energía, querré tener ocho electrones. Entonces, habría tenido que agregar otros siete electrones para llenar este nivel de valencia. Entonces, también podría simplemente eliminar este electrón y terminar con dos electrones en el nivel de 1s, eso entonces sería más estable, porque este segundo nivel de electrones se ha vaciado.

Si echamos un vistazo nuevamente a la tabla periódica, podemos ver ahora cómo la organización de la tabla periódica nos ayudará a predecir la reactividad de varios tipos de átomos. En términos generales, en biología, vamos a hablar de las columnas primera, segunda y 13-18. Lo que puede ver aquí es que esta primera, segunda y estas otras columnas, tres, cuatro, cinco, seis, siete y ocho, a veces se denominan grupos 1-8, lo que significa átomos que tienen 1-8 electrones de valencia.

Ilustración de tabla periódica de número de grupo

Todos los átomos aspiran a ser como átomos en la octava columna, porque todos estos átomos tienen ocho electrones y son más estables. Estos átomos se conocen como gases nobles .

Resumen

Hemos aprendido mucho sobre los electrones en esta lección. Hemos aprendido que la capa de electrones define el espacio alrededor del núcleo donde es más probable que se encuentren los electrones. También hemos aprendido que esto puede denominarse nivel de energía , y también hemos aprendido que los electrones en los niveles de energía más externos se conocen como electrones de valencia . Por último, hemos aprendido un poco sobre la organización de los átomos en los elementos de la tabla periódica y cómo los átomos sin una capa de valencia completa aspiran a parecerse más a los gases Nobles , que tienen un nivel de valencia completo.