Nube electrónica
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La Nube electrónica, también llamado Envoltura o Zona Extranuclear. Es la zona energética del espacio exterior al núcleo y en donde se encuentran las partículas denominadas electrones (e-).
Los electrones son de carga eléctrica negativa y girando a grandes velocidades, no pudiéndose definir con exactitud su velocidad y su posición.
El volumen de la nube electrónica abarca prácticamente todo el átomo.
Sumario
Componentes la nube electrónica
La nube electrónica está formado por electrones. Los electrones se ubican en orbitales, siendo el conjunto de orbitales un subnivel de energía y un conjunto de subniveles de energía un nivel de energía.
Los electrones son partículas evasivas, que no se pueden observar directamente. Puesto que no se puede observar un electrón, no se puede conocer su ruta y localización exacta. Debido a ello, los científicos pueden únicamente identificar las regiones del espacio donde los electrones tienen más probabilidad de encontrarse. Estas regiones del espacio se denominan orbitales. El número máximo de electrones que puede haber en un orbital es de dos. Los orbitales pueden estar vacíos (sin electrones), llenos un 50% (1 electrón) o completamente llenos.
La descripción de la localización de los electrones es similar a cuando se da la dirección de una persona. Una dirección indica el departamento, la ciudad y la calle donde vive una persona o un grupo de personas. Para describir la posición de un electrón en un átomo, los químicos especifican los niveles de energía, los subniveles y orbitales en donde se encuentran los electrones.
Nivel de Energía
Los orbitales se encuentran organizados en niveles de energía. Los electrones más cercanos al núcleo están en niveles de energía inferiores. Los niveles de energía superiores están localizados, en promedio, progresivamente más lejos del núcleo.
Subnivel de Energía y Orbitales
Cada nivel de energía se divide en uno o más subniveles. Un subnivel está compuesto de orbitales que tienen las mismas características dentro de un nivel de energía. El número de subniveles que se encuentra dentro de un nivel de energía corresponde al número de nivel de energía (el número cuántico principal). Por lo tanto, el primer nivel de energía contiene únicamente un subnivel. El segundo nivel de energía dos subniveles, el tercero tres, y así sucesivamente. Cada subnivel se denota con una letra: s es el subnivel de energía más bajo; p es el siguiente subnivel con un poco más de energía; d tiene una energía aún mayor y f es el subnivel con mayor energía de los cuatro. Los subniveles se diferencian por la forma de las regiones donde hay mayor probabilidad de encontrar electrones. Un orbital s tiene forma esférica. El subnivel p tiene una distribución más compleja. Cada uno de los tres orbitales p se distribuyen a lo largo de cada uno de los tres ejes del sistema de coordenadas tridimensionales. Un subnivel p completo es una combinación de los tres orbitales p. Hay cinco orbitales d y 7 orbitales p, ambos de formas complejas. Cada subnivel está formado por un conjunto de orbitales. Cada uno de estos orbitales representa una nube electrónica con forma determinada. El conjunto de orbitales que forman un subnivel determinado poseen todos igual energía.
La diferencia entre un orbital del mismo tipo de subnivel pero que se encuentra en diferente nivel de energía, es el tamaño. Así, un orbital 1s comparado con un orbital 2s, se diferencian en que el orbital del nivel 2 es más grande, al grado que como se observa en la siguiente animación, el orbital 1s queda en el centro del orbital 2s. Lo mismo ocurre con el orbital 4d+2, que es más grande por lo que el orbital 3d+2 se puede observar en la parte interna. Por último, podemos observar la complejidad de un orbital 6f0.
Niveles de Energía (n)
Un nivel de energía es donde los electrones giran alrededor del núcleo atómico.
• Representación Literal: K - L - M - N - N - O - P - Q
• Representación Cuántica: 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9
El número máximo de electrones que acepta cada nivel de energía está dada por la fórmula 2n2 que se cumple hasta el cuarto nivel.
• K - 1 = 2(1)2 = 2 e-
• L - 2 = 2(2)2 = 8 e-
• M - 3 = 2(3)2 = 18 e-
• N - 4 = 2(4)2 = 32 e-
• O - 5 = ------- = 32 e-
• P - 6 = -------- = 18 e-
• Q - 7 = -------- = 8 e-
Subniveles de Energía (l)
Se establece que cada nivel de energía está formado por uno o más subniveles, debido a que los electrones que se encuentran en el mismo nivel, se diferencian en una pequeña cantidad de energía. Los subniveles son 4:
• Representación Literal: s - p - d - f
• Representación Cuántica: 0 - 1 - 2 - 3
Cada subnivel tiene una cantidad máxima de electrones que está dado por la fórmula 2(2l + 1)
• s - 0 = 2(2 * 0 + 1) = 2 e-
• p - 1 = 2(2 * 1 + 1) = 6 e-
• d - 2 = 2(2 * 2 + 1) =10 e-
• f - 3 = 2(2 * 3 + 1) = 14 e-
Orbitales (m)
Es el espacio donde se encuentra el electrón, también llamado REEMPE (Región Espacio Energetico Manifestación Probabilistica Electrónica).
Acepta como máximo dos electrones. Cada electrón dentro del orbital tiene un giro o "spín" sobre su eje.
Cada subnivel presenta un número de orbitales que está dado por la fórmula 2l + 1.
• s - 0 = 2 * 0 + 1 = 1
• p - 1 = 2 * 1 + 1 = 3
• d - 2 = 2 * 2 + 1 = 5
• f - 3 = 2 * 3 + 1= 7
Tipo de Orbitales
• Orbitales "s" : Comprende al subnivel "s" y presenta un solo orbital que se llama "s".
• Orbitales "p" : Comprende al subnivel "p" y son tres: "px", "py", "pz".
• Orbitales "d" : Comprende al subnivel "d" y son cinco: "dxy", "dxz", "dyz", "dx2y2", "dz2".
• Orbitales "f" : Comprende al subnivel "f" y son siete: "f1", "f2", "f3", "f4", "f5", "f6", "f7".
Fuentes
• Niels Bohr (1923). «Über die Anwendung der Quantumtheorie auf den Atombau. I. Die Grundpostulate der Quantentheorie». Z. Phys. 13: 117.
• E.C. Stoner (1924). «The distribution of electrons among atomic levels». Phil. Mag. (6th Ser.) 48: 719-36.
• Unión Internacional de Química Pura y Aplicada. «aufbau principle». Compendium of Chemical Terminology. Versión en línea (en inglés).
