Posteado por: dvdlpzsnchz | 16 septiembre, 2010

¿Cómo se llena el átomo de electrones?

Antes de nada, lo que tenemos que tener bien claro es qué es lo que hay en la corteza electrónica de un átomo. Esta pregunta es algo que en un primer momento puede llegar a descolocarnos.

La primera respuesta sería… pues electrones. ¡Muy bien! Pero queremos ir un poco más lejos.

¿Cómo se organizan los electrones dentro de esa corteza?

Ahora ya hay que pararse a pensar un poco.

Lo primero que nos encontramos en la corteza es que hay diferentes niveles energéticos. Es un nombre muy genérico pero qué le vamos a hacer. Es decir que yo cojo unos cuantos electrones y si los quiero meter en la corteza electrónica los tendré que ordenar siguiendo la energía que tengan, de tal manera que los que menos energía tengan quedarán más cerca del núcleo y los que más tengan pues más lejos. Estos niveles tienen asociados una letra que les da nombre: el primer nivel que es el que menos energía tiene se llama nivel k, el segundo el l, el tercero m, el cuarto n… O si los quisieramos llamar por números, cuando n=1 estamos en el nivel k, cuando n=2 estamos en el nivel l, el nivel n=3 es el m, el 4 es el n…

¿Y puedo meter en cualquier nivel todos los electrones que quiera?

Pues no. El número está muy limitado y viene dado por la fórmula 2n2 de tal manera que caben 2 electrones en el primer nivel, 8 en el segundo, 18 en el tercero… Y hay que tener bien claro que los niveles se llenan por orden; hasta que no se llena el primero del todo no empieza a llenarse el segundo y así con todos.

¿Y dentro de cada nivel los electrones se reparten como buenamente puedan?

Ni mucho menos. Ordenar los electrones por niveles es el primer paso de unos cuantos. Cuando ya sepamos cuantos electrones tenemos en cada nivel tenemos que empezar a repartirlos en subniveles.

¿?¿?¿?¿?¿? ¿Y qué es eso?

Pues es casi lo mismo de antes. Si antes tenías que repartir 37 electrones en diferentes niveles energéticos y empezabas a distribuirlos desde el primero, pues esto igual. Si tienes por ejemplo 6 electrones en el segundo nivel pues tendré que empezar a llenar los subniveles hasta que acaben llenándose para poder empezar a llenar el siguiente. Y ahora tocan dos preguntas.

¿Cuántos subniveles hay?

Pues la primera es de respuesta extraña, porque el número de subniveles depende del nivel en el que estemos. Es decir no hay el mismo número de subniveles en el segundo que en el tercer nivel, ni en el primero, ni en el cuarto… ¿Qué cuantos son? Pues el número de subniveles que hay en cada nivel es igual al número de nivel en el que estemos. En el nivel 1 hay un subnivel, en el 2 hay dos subniveles, en el 3º hay 3…

¿Los subniveles tienen nombres de letras como los niveles?

Pues si. De manera general se llama a los subniveles por la letra l. Si l=0 estamos en un subnivel s, si l=1 estamos en un subnivel p, si l=2 estamos en un subnivel d y si l=3 estamos en un subnivel f.

Si agrupamos las ideas de que en los niveles solo podemos encontrar ciertos subniveles y que los niveles y los subniveles tienen nombres de letras, nos encontramos lo siguiente:

En el nivel k (n=1) solo cabe un subnivel y es el s (l=0)

En el nivel l (n=2) caben 2 subniveles que son el s (l=0) y el p (l=1)

En el nivel m (n=3) caben 3 subniveles que son s (l=0), el p (l=1) y el d (l=2)

y así todo el tiempo.

El caso es que podemos sacar conclusiones gracias a nuestro intelecto  superior (respecto a canguros) como por ejemplo:

Que los niveles son fáciles de contar porque empiezan en el 1 y si les queremos poner nombres de letras tendremos que seguir el orden alfabético desde la k hacia adelante.

Que los subniveles empiezan en el 0 y terminan en en número anterior al del nivel (n-1) y que si los queremos nombrar con nombres de letras podremos ayudarnos de reglas mnemotécnicas como “sopa de fideos” o como dijo el gran pensador “espidifén”

¿Y cuántos electrones caben en cada subnivel?

Esto es de fácil respuesta. En el s, el primero, solo 2 y en los siguientes van cabiendo 4 más de cada vez. Es decir:

En los subniveles s caben 2.

En los subniveles p caben 6.

En los subniveles d caben 10.

En los subniveles f caben 14.

Y después de este tostón… ¿qué narices tengo que hacer para llenar la corteza de un átomo?

No estresarse, lo primero.

Si juntamos toda la información que hemos ido juntando y la ordenamos veremos que para llenar un átomo de electrones podemos ayudarnos de una regla muy simple con la que podremos ir poniendo los electrones en su sitio fácilmente. Echa un vistazo a la siguiente imagen:


Así que tendremos que ir recorriendo las flechas rojas desde arriba hacia abajo hasta que se nos acaben los electrones.

 

¿Que se nos acaban los electrones?

Si. Iremos recorriendo las flechas rojas, estas flechas rojas recorren los niveles y subniveles de los que hemos hablado antes: 1s, 2s,2p… y en cada uno de ellos también sabemos el número de electrones que caben. Así que cogeremos un átomo cualquiera y empezaremos a distribuir los electrones siguiendo la flecha. Lo mejor es haciéndolo con ejemplos:

Cogemos el nitrógeno sin ionizar, es decir, con carga 0. Así que si tiene 7 protones tiene también 7 electrones, 7 electrones que tenemos que distribuir por los niveles y los subniveles que me marcan las líneas rojas:

1s22s22p3

Y ahí paro porque no tengo más electrones. Han entrado dos en el subnivel 1s, dos en el subnivel 2s y los tres que faltaban han ido al subnivel 2p.

Ahora cogemos el bromo, que sin ionizar tiene 35 electrones. Seguimos las flechas rojas:

1s22s22p63s23p6 3d104s24p5

Y esta sería la configuración electrónica del bromo, donde el último electrón colocado está en el nivel 4, en el subnivel p.

Y dejamos antes una pregunta que se respondió de una manera un tanto rara la de ¿cuántos electrones caben en cada nivel?

Si echas cuentas desde la configuración electrónica, verás que los electrones que caben en cada nivel responden a la fórmula que se dijo previamente: 2n2.

 

Pero sabemos que si algo se llena siguiendo un orden determinado, es porque lo hace siguiendo unas reglas marcado por la energía. Aquí hay un orden. ¿Dónde está la energía?

Al igual que hemos hecho una ayudita para sacar el orden de los subniveles, también podremos recurrir a otra ayudita para sacar el mismo resultado pero desde el punto de vista energético.

Esa ayudita es “el castillo energético”.

 

Si nos fijamos en el dibujo, están representados todos los niveles y subniveles de los que hemos hablado hasta ahora, pero ahora están ordenados por orden creciente de energía. Los menos energéticos están abajo y la energía sube según subamos escalones.

 

Como eres buen observador, habrás visto que cuando nos encontramos con un subnivel s solo hay una rayita a la derecha, cuando es un p hay 3, cuando es un d hay 5 y cuando es un f hay 7. De momento por esto no te preocupes porque en total, para la ubicación completa de los electrones necesitaríamos 4 números (n, l, m y s) y durante este rato solo hemos hablado de los 2 primeros. Los 2 finales, de momento, no nos interesan.

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