Distribución electrónica.

Distribución electrónica.

La distribución electrónica consiste en la organización de los electrones en torno al núcleo en diferentes estados energéticos (niveles, subniveles y orbitales).  Gracias a los estudios realizados por los científicos de antaño hoy en día la ciencia dispone de múltiples informaciones acerca de las leyes de distribución de los electrones en los átomos, partiendo del modelo atómico de Bohr en el que se planteaba al átomo como un elemento con un núcleo compuesto de neutrones y protones y que alrededor orbitaban los electrones regidos por ciertos limitantes para subnivel de la órbita, en base a dicho modelo fue que se puedo determinar, a través de estudios, las características de cada orbita que rodeaba al átomo así como las características de los electrones que giraban en dicha órbita, características específicas y limitantes de cada electrón que no le permitían trasladarse a otro nivel o subnivel de la órbita. Para entender el concepto de distribución electrónica es necesario conocer la definición de capas electrónicas, puesto que todo el proceso de distribución se hace en base al modelo de capas electrónicas.

Modelo de capas electrónicas: Una capa electrónica o capa de electrones se refiere al conjunto de órbitas seguidas que se encuentran alrededor del núcleo de un átomo y que poseen cada una un numero especifico de electrones. Cada capa cuenta con un número máximo de electrones que permite, y está asociada con un particular rango de energía en función de su distancia al núcleo. En un átomo estable, para que una cierta capa pueda contener electrones, es necesario que todas las interiores a ella estén completamente ocupadas. Los electrones en la capa poblada más externa, llamada capa de valencia y que es la única que puede encontrarse parcialmente vacía, determinan las propiedades químicas del átomo.

Las capas que se encuentran alrededor del átomo son nombradas con letras del abecedario partiendo de la más interna a la más externa y empezando con la letra K, de esta forma: La 1era capa es K, la 2da es L, la 3era es M, la 4ta es N, la 5ta es O, la 6ta es P y la 7ma y última es Q.

Las capas también cuentan con un número máximo de electrones y es la cantidad de los mismos la que nos dice cuántas capas posee el átomo de algún elemento. La cantidad de capas de un átomo depende de su número total de electrones. Los electrones se disponen con prioridad en la capa más cercana al núcleo hasta que ésta se satura (se alcanza su número máximo de electrones), los electrones restantes se colocan en la siguiente capa hasta que está saturada y así sucesivamente, hasta que ya no hay electrones. Los límites de cada capa son los mismos siempre, no importa el compuesto, pero esto no quiere decir que todos los compuestos posean la misma cantidad de capas y/o electrones. A continuación presentamos cual es el límite de cada capa:

1. K= hasta 2 electrones
2. L= hasta 8 electrones
3. M= hasta 18 electrones
4. N= hasta 32 electrones
5. O=hasta 32 electrones
6. P= hasta 18 electrones
7. Q= hasta 8 electrones

Ejemplo de las capas y sus respectivos electrones

En un átomo de Sodio

[pic 1]

La disposición de los electrones en los átomos está sujeta a las reglas de la mecánica cuántica. En particular la configuración electrónica viene dada por una combinación de estados cuánticos que son solución de la ecuación de Schrödinger para dicho átomo.

Una de las restricciones de la mecánica cuántica es que cualquier conjunto de electrones en un mismo estado cuántico deben cumplir el principio de exclusión de Pauli, Como los electrones son fermiones están sujetos al principio de  exclusión de Pauli, que dice que dos fermiones no pueden estar en el mismo estado cuántico a la vez. Por lo tanto, en el momento en que un estado es ocupado por un electrón, el siguiente electrón debe ocupar un estado mecano cuántico diferente. Por esto, en el momento en que un estado cuántico es ocupado por un electrón, el siguiente electrón debe ocupar un estado cuántico diferente.

Los orbitales del átomo, en su expresión más básica, se pueden enumerar mediante los cuatro números cuánticos: n, l, m y ms. Obviamente, el principio de exclusión de Pauli implica que no puede haber dos electrones en un mismo átomo con los cuatro valores de los números cuánticos iguales (porque entonces ocuparían en mismo orbital y eso está excluido por el principio).

De acuerdo con la mecánica cuántica, los electrones pueden pasar de un orbital atómico a otro ya sea emitiendo o absorbiendo una cierta cantidad de energía en forma de fotón (medida para la cantidad de luz que es capaz de absorber un electrón). Esta transición de un orbital a otro con diferentes energías explica diversos fenómenos de emisión y absorción de radiación electromagnética por parte de los átomos, como el fenómeno fotoeléctrico.

Notación: Se utiliza en una notación estándar para describir las configuraciones electrónicas de átomos y moléculas. Para los átomos, la notación contiene la definición de los orbitales atómicos (en la forma n l, por ejemplo 1s, 2p, 3d, 4f) indicando el número de electrones asignado a cada orbital (o al conjunto de orbitales de la misma subcapa) como un superíndice. Por ejemplo, el hidrógeno tiene un electrón en el orbital s de la primera capa, de ahí que su configuración electrónica se escriba 1s1. El litio tiene dos electrones en la subcapa 1s y uno en la subcapa 2s (de mayor energía), de ahí que su configuración electrónica se escriba 1s2 2s1 (pronunciándose "uno-ese-dos, dos-ese-uno"). Para el fósforo (número atómico 15), tenemos: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3. Para entender con mayor facilidad la nomenclatura que se le da a las subcapas y orbitales que poseen electrones en cada elemento, se utiliza el diagrama de Moeller, en éste aparecen la cantidad de electrones que pueden estar en las subcapas de cada capa que rodea al núcleo del átomo, se lee de derecha a izquierda y en forma diagonal, de arriba hacia abajo, así se determinan los electrones que se encuentren en las subcapas de cada capa K, L, M, N, O, P o Q. Aquí el diagrama (para facilitar la comprensión relacione los electrones con ayuda de los colores):

...