A electrosfera es la región del átomo en la que los electrones Ellos estan localizados. La electrosfera, más precisamente, está compuesta de orbitales atómicos, determinados resolviendo la ecuación de Schrödinger. Determinada por primera vez por el modelo de Rutherford, la electrosfera recibió avances significativos durante la vigencia del modelo atómico de Bohr.
La electrosfera se puede dividir en capas (o niveles de energía), ya que los electrones tienen energía definida (no continua). Para los átomos con dos o más electrones, las capas se dividen en subcapas (o subcapas). La electrosfera es extremadamente importante para comprender las propiedades del átomo y la formación de enlaces químicos.
Lea también: ¿Cómo se divide el átomo?
Temas en este artículo
- 1 - Resumen de la electrosfera
- 2 - Lección en vídeo sobre electrosfera.
- 3- ¿Qué es la electrosfera?
- 4 - Capas de la electrosfera
- 5 - Función de la electrosfera
- 6 - Relación entre la electrosfera y la estructura atómica
- 7 - Ejercicios resueltos sobre la electrosfera
Resumen sobre la electrosfera
La electrosfera es la región del átomo en la que se encuentran los electrones.
Está compuesto por orbitales atómicos, funciones de onda que son soluciones a las ecuaciones de Schrödinger.
Su concepto comenzó con el modelo de Ernest Rutherford.
Los electrones se mantienen en la electrosfera debido a su atracción hacia el núcleo atómico.
Los principales avances en la comprensión de la electrosfera se produjeron durante la concepción del modelo de Niels Bohr.
Está compuesto por capas (o niveles de energía), que son regiones de energía definida.
Para los átomos con más de un electrón, las capas se dividen en subcapas (o subcapas).
La electrosfera es importante para comprender varias propiedades, como la similitud atómica, la estabilidad, radio atómico, energía de ionización, afinidad electrónica, además de comprender la formación de enlaces productos químicos.
Lección en video sobre electrosfera.
¿Qué es la electrosfera?
La electrosfera se define como la región de la estructura atómica en la que se encuentran los electrones. En interpretaciones más profundas, decimos que está compuesto por orbitales atómicos, funciones de onda que son soluciones a la ecuación de Schrödinger. La expresión matemática de un orbital atómico, cuando se eleva al cuadrado, presenta la densidad de probabilidad de la ubicación del electrón en un punto determinado.
oh El concepto de electrosfera comenzó a surgir con la El modelo atómico de Ernest Rutherford., que presenta electrones orbitando alrededor de un núcleo denso y positivo. Más tarde, Niels Bohr aportó interpretaciones más significativas de la electrosfera mezclando conceptos de la mecánica cuántica.
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Capas de la electrosfera.
Los electrones se mantienen en la electrosfera debido a su atracción hacia el núcleo atómico. Sin embargo, se sabe que estos Los electrones se encuentran en capas cuyas energías están bien definidas.. Estas capas también pueden denominarse niveles de energía.
Esta conclusión llegó después de experimentos de espectroscopia. Por ejemplo, cuando se aplica una corriente eléctrica al gas H2 A baja presión, la luz es emitida por H2. En esta condición se forman iones H.+ y electrones, que volverán a los iones H+ y formará especies excitadas (energizadas) de H+. Para aliviar el exceso de energía, los iones H+ Libera energía en forma de radiación electromagnética (luz) y se recombina en gas H.2 de nuevo.
Quizás recuerdes que cuando la luz blanca pasa a través de un prisma, se descompone en un espectro continuo (similar a un arco iris); sin embargo, no ocurre lo mismo con la luz proveniente de H2: cuando dicha radiación pasa a través del prisma, solo se observan líneas brillantes con una longitud de onda definida en el espectro de emisión de H2, conocidas como líneas espectrales.
La interpretación para los espectros de emisión de los elementos (con líneas espectrales bien definidas) es que un electrón, en un átomo, no puede presentar ninguna energía, sino en cantidades bien definidas (los llamados paquetes de energía). Si los electrones no tuvieran tales restricciones energéticas, el espectro de emisión de los elementos sería continuo, como el de la luz blanca al atravesar un prisma.
Cada línea espectral de un elemento pasó a ser conocida como nivel de energía. (o capa, como estamos más acostumbrados a decir). Estas líneas surgen cuando un electrón pasa de un nivel de energía permitido a otro, en un proceso de cambio de energía conocido como transición electrónica.
Durante la transición electrónica, el electrón pasa de un nivel de energía inferior a un nivel de energía superior. Al regresar a su nivel inicial, emite el exceso de energía a través de radiación electromagnética (luz), dando origen a la línea espectral cuyo valor de energía emitida es proporcional a un valor definido por la ecuación de Rydberg.
Johannes Rydberg fue un espectroscopista sueco que creó una ecuación para definir la tendencia de las líneas espectrales basada en el trabajo del profesor suizo Johann Balmer. La energía específica de cada capa se define resolviendo la ecuación de Schrödinger adecuada.
Cada capa electrónica tiene un número de electrones permitidos.. Actualmente se definen siete capas electrónicas, identificadas por las letras K a Q, en orden alfabético, o por la letra n, donde n ≥ 1. Por tanto, la capa K es la capa donde n = 1, y así sucesivamente. La cantidad de electrones permitidos por capa se muestra en la siguiente tabla.
Nivel de energía |
Capa |
Número máximo de electrones |
1 |
k |
2 |
2 |
l |
8 |
3 |
METRO |
18 |
4 |
norte |
32 |
5 |
oh |
32 |
6 |
PAG |
18 |
7 |
q |
8 |
Para átomos hidrogenoides (con solo 1 electrón, como H, He+, Li2+), todos los orbitales atómicos tienen la misma energía (los llamamos orbitales degenerados); sin embargo, en átomos con dos o más electrones surge un efecto muy importante, la repulsión electrón-electrón. La consecuencia de este hecho es que los orbitales de cada capa empiezan a tener diferentes energías y, por tanto, las capas empiezan a describirse como subcapas (o subniveles).
Para los átomos actuales, cada capa se puede descomponer en hasta cuatro subniveles., representado por las letras “s” (del inglés, afilado), “p” (del inglés, principal), “d” (del inglés, difusión) y “f” (del inglés, fundamental).
Cada subnivel admite un número máximo de electrones, definido mediante cálculos y experimentos. El subnivel “s” admite hasta 2 electrones; el subnivel “p”, hasta 6 electrones; el subnivel “d”, hasta 10 electrones; y el subnivel “f”, hasta 14 electrones. La capa K es la única que sólo permite un único orbital y, por tanto, sólo tiene un único subnivel.
Nivel de energía |
Capa |
Subniveles |
1 |
k |
1s |
2 |
l |
2p, 2p |
3 |
METRO |
3s, 3p, 3d |
4 |
norte |
4s, 4p, 4d, 4f |
5 |
oh |
5s, 5p, 5d, 5f |
6 |
PAG |
6s, 6p, 6d |
7 |
q |
7p, 7p |
Función de la electrosfera
La electrosfera de cada átomo. Se puede utilizar para explicar diversas propiedades y comportamientos del átomo..
Propiedades como el radio atómico, el radio iónico, la energía de ionización y la afinidad electrónica tienen valores que son consecuencia directa de la configuración electrónica de la electrosfera, más específicamente la llamada capa de valencia, que en realidad es la capa electrónica ocupada más externa de un átomo o ion.
A La similitud entre átomos del mismo grupo en la tabla periódica también es consecuencia de la configuración electrónica. de la capa de valencia. En los procesos químicos, elegimos átomos del mismo grupo en la tabla periódica en la medida de lo posible. sustituyentes, y esto sólo es plausible, ya que estos átomos tienen la misma configuración electrónica en la capa de valencia.
Hacia enlaces químicos, que ocurren entre átomos para formar compuestos (moléculas) iónicos y covalentes, también ocurren a través de interacciones entre las electroesferas de los átomos.
Leer también: El modelo atómico de Schrödinger: forma de describir el átomo mediante la mecánica cuántica
Relación entre la electrosfera y la estructura atómica.
Como se señaló, la electrosfera abarca la región del átomo en la que se pueden encontrar los electrones. Los electrones, más específicamente, están ubicados en orbitales atómicos, que tienen energía definida mediante cálculos cuánticos.
La electrosfera es la región más grande de la estructura atómica., ya que el núcleo de un átomo es muy pequeño. Pensando en el átomo como un estadio de fútbol, el núcleo correspondería a una pelota en el centro del campo, mientras que el resto del estadio sería la electrosfera.
Sin embargo, en términos de masa, la electrosfera contribuye poco. Como la masa de los electrones es aproximadamente 1836 veces menor que la de los protones y neutrones, podemos decir que casi toda la masa del átomo se concentra en el núcleo.
Ejercicios resueltos sobre la electrosfera.
Pregunta 1
(Facisb 2023) En el modelo de Bohr para el átomo de hidrógeno, el electrón sólo puede ocupar determinadas órbitas. Algunas de estas órbitas están representadas en la figura, donde n se refiere a los niveles de energía que tiene el electrón en cada órbita.
Consideremos que, en un átomo de hidrógeno, el electrón está en la órbita donde n = 5.
Según el modelo de Bohr, este electrón emitirá energía en forma de radiación electromagnética sólo cuando
(A) haga una transición a la órbita en la que n es igual a 6.
(B) permanecer en la órbita donde n = 5.
(C) transición a cualquier órbita en la que n sea mayor que 5.
(D) transición a cualquier órbita en la que n sea menor que 5.
(E) es expulsado del átomo, ionizándolo.
Respuesta: Letra D
Cuando un electrón está en una capa exterior, al regresar a una capa interior con menor energía, libera el exceso de energía en forma de radiación electromagnética (luz). Por lo tanto, la aparición de luz solo ocurrirá cuando el electrón presente en n = 5 haga una transición a una capa interna.
Pregunta 2
(Uerj 2019) Recientemente, los científicos lograron producir hidrógeno metálico comprimiendo hidrógeno molecular a alta presión. Las propiedades metálicas de este elemento son las mismas que las de los demás elementos del grupo 1 de la tabla de clasificación periódica.
Esta similitud está relacionada con el subnivel más energético de estos elementos, el cual corresponde a:
(A) ns1
(B) n.p.2
(C) na3
(D) nf4
Respuesta: Letra A
El átomo de hidrógeno tiene un solo electrón, el cual se ubica en el primer nivel, subnivel “s” (1s1). Una de las razones por las que se encuentra en el grupo 1 de la tabla periódica es porque todos los demás elementos químicos de este grupo tienen átomos cuya capa de valencia es del mismo tipo (ns1). Por lo tanto, gracias a una capa de valencia similar, se pudo producir hidrógeno en esta forma metálica.
Fuentes:
DO CANTO, E. L.; LEITE, L. l. W.; CANTO, L. w. Química – en la vida cotidiana. 1. ed. São Paulo: Moderna, 2021.
ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Principios de la Química: Cuestionando la vida y el medio ambiente. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018.
ATKINS, P.; DE PAULA, J.; KEELER, J. Química Física de Atkins. 11 ed. Oxford: Oxford University Press, 2018.
¿Te gustaría hacer referencia a este texto en un trabajo escolar o académico? Vea:
NOVAIS, Stéfano Araújo. "Electrosfera"; Escuela Brasil. Disponible: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrosfera.htm. Consultado el 10 de noviembre de 2023.
