¿Qué orbitales ocupan los electrones
de valencia de cada tipo de elemento?
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Explicación:
químico, lo que crea una molécula o compuesto. Como veremos a continuación, la tabla periódica organiza los elementos de modo que reflejen su número y patrón de electrones, lo que la hace útil para predecir la reactividad de un elemento: qué tan probable es que forme enlaces y con qué otros elementos.
Las capas de electrones y el modelo de Bohr
El científico danés Niels Bohr (1885-1962) desarrolló un primer modelo del átomo en 1913. El modelo de Bohr muestra el átomo como un núcleo central compuesto de protones y neutrones, con los electrones en capas circulares a distancias específicas del núcleo, de manera semejante a los planetas que orbitan alrededor del sol. Cada capa de electrones tiene un nivel de energía diferente, las más cercanas al núcleo son de menor energía que las más lejanas. Por convención, a cada capa se le asigna un número y el símbolo n: la capa de electrones más cercana al núcleo por ejemplo, se denomina 1n. Para moverse entre capas, un electrón debe absorber o liberar una cantidad de energía que corresponda exactamente a la diferencia de energía que hay entre las capas. Por ejemplo, si un electrón absorbe energía de un fotón, puede excitarse y moverse a una capa de mayor energía; por el contrario, cuando un electrón regresa a una capa de menor nivel energético, libera energía, a menudo en forma de calor.
Modelo atómico de Bohr que muestra los niveles de energía como círculos concéntricos que rodean al núcleo. Es necesario añadir energía para mover un electrón hacia afuera, a un nivel de mayor energía, y cuando un electrón cae de un nivel energético mayor a uno más interno, se libera energía.
Modelo atómico de Bohr que muestra los niveles de energía como círculos concéntricos que rodean al núcleo. Es necesario añadir energía para mover un electrón hacia afuera, a un nivel de mayor energía, y cuando un electrón cae de un nivel energético mayor a uno más interno, se libera energía.
Los átomos, como otras cosas gobernadas por las leyes de la física, tienden a tomar la configuración más estable y de menor energía posible. Así, las capas de electrones de un átomo se rellenan de adentro hacia afuera, donde los electrones llenan las capas de menor energía más cercanas al núcleo antes de moverse hacia las capas exteriores de mayor energía. La capa más cercana al núcleo, 1n, puede contener dos electrones; la segunda, 2n, puede contener ocho, y la tercera, 3n, hasta dieciocho electrones.
El número de electrones de la capa externa de un átomo particular determina su reactividad o tendencia a formar enlaces químicos con otros átomos. A esta capa externa se le conoce como capa de valencia y a los electrones que se encuentran dentro de ella se les llama electrones de valencia. En general, los átomos son más estables, menos reactivos, cuando su capa de electrones externa se encuentra completa. La mayoría de los elementos importantes en la biología necesitan ocho electrones en su capa externa para ser estables y esta regla se conoce como regla del octeto. Algunos átomos pueden ser estables con un octeto incluso cuando su capa de valencia es la capa 3n que puede contener hasta 18 electrones. Veremos por qué ocurre esto cuando expliquemos los orbitales atómicos más adelante.
A continuación se muestran ejemplos de algunos átomos neutros y sus configuraciones electrónicas. En esta tabla, puedes ver que el helio tiene una capa de valencia completa, con dos electrones en su primera y única capa, 1n. De manera similar, el neón tiene una capa externa 2n completa con ocho electrones. Estas configuraciones electrónicas hacen que el helio y el neón sean muy estables. Aunque el argón técnicamente no tiene una capa de valencia completa, ya que la capa 3n puede contener hasta dieciocho electrones, es estable como el neón y el helio porque tiene ocho electrones en su capa 3n y por lo tanto cumple con la regla del octeto. En contraste, el cloro tiene únicamente siete electrones en su capa más externa, mientras que el sodio solo tiene uno. Estos patrones no llenan la capa exterior ni cumplen con la regla del octeto, lo que hace que el cloro y el sodio sean reactivos, ávidos por ganar o perder electrones para alcanzar una configuración más estable.