Introducción: Comprensión de la posición de los electrones en los átomos
Los electrones son uno de los componentes fundamentales de los átomos y determinan el comportamiento y las propiedades de los materiales. Para comprender muchos fenómenos físicos y químicos, primero necesitamos saber exactamente dónde se ubican los electrones en los átomos y cómo se comportan.
Estructura general de un átomo
Cada átomo se compone de tres partes principales:
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protones (partículas con carga positiva)
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Neutrón (partícula neutra)
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electrones (partículas con carga negativa)
Comparando los componentes de los átomos
| característica | protones | neutrón | electrónico |
|---|---|---|---|
| Cargar | +1 | 0 | -1 |
| Masa (kg) | 1,67×10^-27 | 1,67×10^-27 | 9.11×10^-31 |
| Lugar | nuclear | nuclear | Alrededor del núcleo |
Modelo atómico y posiciones de los electrones
1. Modelo de pastel de pasas Thomson (1897)
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Los electrones se dispersan por todo el material del cátodo.
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Como pasas en un pastel
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Hoy en día está obsoleto.
2. Modelo nuclear de Rutherford (1911)
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Los electrones giran alrededor del núcleo.
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Al igual que los planetas orbitan alrededor del sol.
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No aborda la cuestión de la estabilidad del circuito.
3. Modelo de Bohr (1913)
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Los electrones se mueven en orbitales específicos (niveles de energía).
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Cada circuito tiene una energía específica.
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Los electrones pueden saltar entre niveles de energía.
4. Modelo de mecánica cuántica (1926 hasta la actualidad)
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Los electrones son a la vez partículas y ondas.
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Se desconoce la ubicación exacta del electrón.
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Existe la probabilidad de encontrar un electrón en órbita.
Orbitales atómicos: hogar de los electrones
En el modelo cuántico, los electrones se colocan en órbitas específicas donde la probabilidad de encontrarlos es mayor.
Tipo de pista:
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orbital s (esférico)
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orbital p (en forma de mancuerna)
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orbitales d (formas complejas)
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orbitales f (formas muy complejas)
Niveles de energía de los electrones
Los electrones se encuentran en diferentes niveles de energía (capas electrónicas):
Capa principal:
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Capa K (n=1) – hasta 2 electrones
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Capa L (n=2): hasta 8 electrones
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Capa M (n=3): hasta 18 electrones
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Capa N (n=4): hasta 32 electrones
, y así sucesivamente…
La distribución de electrones en orbitales
Los electrones se distribuyen en orbitales según tres principios importantes:
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Principios de construcción :
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Los electrones llenan primero los orbitales de menor energía.
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Principio de exclusión de Pauli :
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Cada orbital puede contener hasta dos electrones con espines opuestos.
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Reglas del sabueso :
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Los electrones inicialmente llenan individualmente orbitales de la misma energía.
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El movimiento de los electrones en los átomos
Hay dos tipos de movimiento de electrones:
Velocidad del electrón:
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Aproximadamente 2.200 km/s (para los electrones de la capa interna)
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Esta velocidad es aproximadamente el 1% de la velocidad de la luz.
Los electrones de valencia y sus funciones
Electrones de la última capa (electrones de valencia):
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Desempeñan un papel en la formación de enlaces químicos.
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Determinar las propiedades químicas de los elementos.
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Participar en reacciones químicas
Medición de la posición de los electrones
Según el principio de incertidumbre de Heisenberg:
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Es imposible medir simultáneamente y con alta precisión la posición y la velocidad de un electrón.
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Sólo podemos calcular la probabilidad de que los electrones aparezcan en diferentes regiones.
Conclusión: ¿Dónde están los electrones en un átomo?
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Los electrones se encuentran alrededor del núcleo.
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No se puede determinar su ubicación exacta, sólo se conoce la probabilidad de su existencia en órbita .
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Los electrones se distribuyen en diferentes niveles de energía.
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El comportamiento de los electrones está regido por las leyes de la mecánica cuántica.
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La capa final de electrones de valencia determina las propiedades químicas del elemento.
Conocer la posición y el comportamiento de los electrones es fundamental para comprender muchos fenómenos científicos y la tecnología moderna . Desde la creación de nuevos materiales hasta el desarrollo de computadoras cuánticas, todo depende de una comprensión precisa de los electrones.