Electrones del átomo
En el corazón de cada átomo hay un núcleo, alrededor del cual bailan pequeñas partículas con carga eléctrica negativa llamadas electrones.
El hidrógeno, el átomo más simple, tiene un solo electrón y aparece como una nube difusa donde es probable que esté el electrón:
https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.213001
A diferencia de los planetas que orbitan alrededor del Sol siguiendo trayectorias predecibles, los electrones se mueven de maneras menos certeras.
Solo podemos predecir las regiones donde es más probable que se encuentren, que es lo que llamamos la "nube de electrones".
Pero para mayor claridad utilizamos a menudo un diagrama simplificado:
En el diagrama, el núcleo (etiquetado "H" por "Hidrógeno") está en el centro y el electrón se muestra a su alrededor.
La identidad de un átomo proviene del número de protones en su núcleo.
Por ejemplo, el hidrógeno tiene 1 protón, el carbono tiene 6.
En un átomo neutro hay un electrón por cada protón, así que centrémonos aquí en los electrones.
El siguiente es el helio con sus dos electrones:
El helio se comporta de manera diferente al hidrógeno debido a su disposición de electrones.
Los átomos interactúan principalmente a través de sus electrones más externos. Y a los electrones les encanta emparejarse.
- El hidrógeno tiene un solo electrón el cuál está triste y
solitario y fácilmente forma enlaces con otros átomos para que
puedan compartir un electrón.
Ejemplo: el hidrógeno se enlaza con el oxígeno para crear agua (H2O).
- Helio: Sus dos electrones están emparejados y son estables (se tienen entre sí), por lo que es mucho menos probable que formen enlaces.
Pasando al litio:
El litio tiene un tercer electrón, pero tiene que ir en otro nivel (llamado "capa").
Al igual que el hidrógeno, el litio desea unirse con otros átomos debido a su único electrón en la capa exterior.
Piensa en el electrón extra del litio como una persona aventurera, que salta a una nueva capa y está lista para hacer nuevos amigos.
Al agregar más electrones se comienza a llenar esta segunda capa:
Berilio
Boro
Carbono
La segunda capa aún no está llena (puede contener 8 electrones), pero detengámonos en el carbono.
El carbono tiene cuatro electrones en su capa exterior y necesita cuatro más para ser estable. Es como una mariposa social, lista para establecer fuertes conexiones con otros átomos para completar su capa exterior. Esta versatilidad permite que el carbono forme una amplia variedad de compuestos, incluidas cadenas y anillos.
Ejemplo: en los diamantes, los átomos de carbono se unen estrechamente en una red tridimensional, lo que le da al diamante su famosa dureza.
En el grafito, los átomos de carbono se unen en capas, que pueden deslizarse unas sobre otras, haciéndolo suave y resbaladizo.
Cada átomo tiene su historia y su comportamiento. Y sus propiedades químicas están formadas principalmente por sus electrones externos.
Electrones y capas
¿Por qué 2 electrones en la primera capa y 8 en la segunda?
Esto es debido a los orbitales (no órbitas)
Los orbitales son regiones dentro de un átomo donde es más probable que se encuentre un electrón.
Los electrones llenan los orbitales de una manera que minimiza la energía del átomo. Esto conduce a algunos patrones interesantes sobre cómo se llenan las capas.
Es como empacar cosas en una caja, los artículos encuentran sus ubicaciones de menor energía.
Cada orbital puede contener 2 electrones (cada uno con "espín" opuesto):
- La primera capa tiene un solo orbital y puede contener 2 electrones.
- La segunda capa tiene 4 orbitales y puede contener 8 electrones.
- La tercera capa tiene inicialmente 4 orbitales (es decir, hasta 8 electrones), pero a medida que los átomos se hacen más grandes, ¡esta capa puede expandirse para acomodar hasta 18 electrones!
- Y hay más capas...
Puedes leer más en la página sobre los orbitales del átomo.
Los átomos son maravillosamente simples y fascinantemente complejos, y pueden entenderse principalmente por cómo están dispuestos sus electrones.
