Introducción a la Química

Términos

• envoltura de electrones Los estados colectivos de todos los electrones en un átomo que tiene el mismo número cuántico principal (visualizado como una órbita en la que los electrones se mueven).
• orbitalA especificación de la densidad de energía y probabilidad de un electrón en cualquier punto de un átomo o molécula.

Aunque es útil para explicar la reactividad y la unión química de ciertos elementos, el modelo de Bohr del átomo no refleja con precisión cómo los electrones se distribuyen espacialmente alrededor del núcleo. No rodean el núcleo como la tierra orbita alrededor del sol, sino que se encuentran en orbitales de electrones. Estas formas relativamente complejas resultan del hecho de que los electrones se comportan no solo como partículas, sino también como ondas. Las ecuaciones matemáticas de la mecánica cuántica conocidas como funciones de onda pueden predecir dentro de un cierto nivel de probabilidad dónde podría estar un electrón en un momento dado. El área donde es más probable que se encuentre un electrón se llama su orbital.

Primera capa de electrones

El orbital más cercano al núcleo, llamado orbital 1s, puede contener hasta dos electrones. Este orbital es equivalente a la capa de electrones más interna del modelo de Bohr del átomo. Se llama orbital 1s porque es esférica alrededor del núcleo. El orbital 1s siempre se llena antes que cualquier otro orbital. El hidrógeno tiene un electrón; por lo tanto, solo tiene un punto dentro del orbital 1s ocupado. Esto se designa como 1s1, donde el superíndice 1 se refiere al electrón dentro del orbital 1s. El helio tiene dos electrones; por lo tanto, puede llenar completamente el orbital 1s con sus dos electrones. Esto se denomina 1s2, en referencia a los dos electrones de helio en el orbital 1s. En la tabla periódica, el hidrógeno y el helio son los dos únicos elementos en la primera fila( punto); esto se debe a que son los únicos elementos que solo tienen electrones en su primera capa, el orbital 1s.

Segunda capa de electrones

La segunda capa de electrones puede contener ocho electrones. Esta cáscara contiene otro orbital s esférico y tres orbitales p en forma de» mancuerna», cada uno de los cuales puede contener dos electrones . Después de llenar el orbital 1s, se llena la segunda capa de electrones, primero llenando su orbital 2s y luego sus tres orbitales p. Al llenar los orbitales p, cada uno toma un solo electrón; una vez que cada orbital p tiene un electrón, se puede agregar un segundo. El litio (Li) contiene tres electrones que ocupan la primera y la segunda envoltura. Dos electrones llenan el orbital 1s, y el tercer electrón llena el orbital 2s. Su configuración electrónica es 1s22s1. El neón (Ne), por otro lado, tiene un total de diez electrones: dos están en su orbital 1s más interno, y ocho llenan su segunda capa (dos en los orbitales 2s y tres p). Por lo tanto, es un gas inerte y energéticamente estable: rara vez forma un enlace químico con otros átomos.

Tercera capa de electrones

Los elementos más grandes tienen orbitales adicionales, que forman la tercera capa de electrones. Las subcapas d y f tienen formas más complejas y contienen cinco y siete orbitales, respectivamente. La carcasa principal 3n tiene subcapas s, p y d y puede contener 18 electrones. La carcasa principal 4n tiene orbitales s, p, d y f y puede contener 32 electrones. Al alejarse del núcleo, el número de electrones y orbitales que se encuentran en los niveles de energía aumenta. Progresando de un átomo al siguiente en la tabla periódica, la estructura de electrones se puede calcular ajustando un electrón adicional al siguiente orbital disponible. Mientras que los conceptos de cáscaras de electrones y orbitales están estrechamente relacionados, los orbitales proporcionan una representación más precisa de la configuración electrónica de un átomo porque el modelo orbital especifica las diferentes formas y orientaciones especiales de todos los lugares que los electrones pueden ocupar.