Química:Electrones🕒 Tiempo estimado: 6 minutos de lectura
Los electrones son partículas que forman parte de la estructura de un átomo. Un átomo tiene dos regiones principales: el núcleo, que es la parte central, densa, compacta y masiva, y la electrosfera, que es una región periférica alrededor del núcleo. Los electrones residen en la electrosfera del átomo y se mueven en órbitas circulares conocidas como capas electrónicas.
Según el modelo atómico de Rutherford-Bohr, existen como máximo siete capas electrónicas, pero un electrón solo puede ocupar ciertas órbitas circulares en las que su energía es constante.
Un poco de historia del Electrón
La palabra «electrón» proviene del griego «elektron,» que significa ámbar. El filósofo griego Tales de Mileto (625 a.C. – 546 a.C.) observó que al frotar ámbar con telas como seda, lana o gamuza, el ámbar comenzaba a atraer objetos ligeros, adquiriendo una especie de «electrización.» Con el tiempo, se realizaron más descubrimientos sobre la naturaleza eléctrica de la materia, demostrando que tenía cargas negativas y positivas en su constitución.
En 1856, el físico inglés Sir William Crookes creó la «ampolla de Crookes,» un tubo de vidrio sellado que contenía gases a presiones muy bajas y tenía electrodos en sus extremos. Al aplicar una diferencia de potencial entre los electrodos, se generaba un rayo de luz que se llamó «rayo catódico,» ya que provenía del electrodo negativo (cátodo) hacia el electrodo positivo (ánodo).
En 1897, el científico inglés Joseph John Thomson realizó experimentos adicionales con el tubo de rayos catódicos y descubrió los electrones. Thomson llegó a varias conclusiones sobre los electrones:
- Los rayos catódicos eran parte integral de toda la materia, ya que se repetían incluso al cambiar los gases en el tubo, lo que indicaba que eran partículas subatómicas.
- Los rayos tenían masa, ya que podían mover una pequeña hélice dentro del tubo.
- Tenían carga negativa, ya que se desviaban hacia la placa positiva cuando se aplicaba un campo eléctrico fuera del tubo.
Estos rayos catódicos fueron llamados «electrones» y se consideraron las primeras partículas subatómicas descubiertas.
Hoy sabemos que los electrones son las partículas más livianas que componen un átomo. Se requieren 1836 electrones para igualar la masa de un protón o un neutrón, que son las partículas que forman el núcleo atómico. Los electrones tienen una carga relativa de -1 y una carga elemental de -1,602 x 10^-19 culombios.
Comportamiento de los Electrones
Los electrones también emiten radiación cuando pasan de una órbita de menor energía a una de mayor energía y luego regresan a su estado fundamental, lo que da como resultado la emisión de luz visible. Esta propiedad se utiliza en la coloración de llamas en fuegos artificiales y en otros fenómenos luminiscentes.
La corriente eléctrica es simplemente un flujo organizado de electrones. En los metales, los electrones libres pueden moverse bajo la influencia de un campo eléctrico o magnético, lo que forma una corriente eléctrica. Esto es esencial para muchas aplicaciones en la sociedad moderna.
Además, los electrones pueden transferirse entre átomos, lo que permite la formación de enlaces químicos y la creación de moléculas. En este proceso, los átomos comparten o transfieren electrones para lograr la estabilidad y la configuración de gas noble.
Los electrones, esas partículas subatómicas de carga negativa que orbitan alrededor de los núcleos de los átomos, son auténticos protagonistas en el mundo de la química y la física. Son responsables de la mayoría de las propiedades químicas y eléctricas de la materia, y sin ellos, el mundo tal como lo conocemos sería muy diferente. Acompáñame en este emocionante viaje para explorar el intrigante universo de los electrones y comprender su importancia en nuestra comprensión del mundo.
En el corazón de cada átomo se encuentra un núcleo compacto que contiene protones cargados positivamente y, por lo general, neutrones sin carga. Pero a su alrededor, en órbitas definidas, giran los electrones. Esta «danza» de los electrones alrededor del núcleo es la base de la química y la electricidad.
Las Características de los Electrones
Los electrones son partículas extremadamente ligeras en comparación con los protones y neutrones, y tienen una carga eléctrica negativa igual en magnitud a la carga positiva de los protones. Esta dualidad de cargas opuestas mantiene el equilibrio eléctrico en los átomos y permite que los electrones sean atraídos hacia el núcleo por la fuerza electromagnética.
La Influencia de los Electrones en la Química
Los electrones son esenciales para comprender cómo los átomos interactúan y se combinan para formar moléculas. La disposición de los electrones en las órbitas electrónicas determina las propiedades químicas de un elemento. Cuando los átomos se unen en enlaces químicos, lo hacen compartiendo o transfiriendo electrones. Esta interacción electrónica es la base de la formación de compuestos químicos y la diversidad de sustancias en el universo.
La Electricidad y los Electrones
La electricidad es otra área donde los electrones desempeñan un papel protagonista. Cuando los electrones se mueven en una dirección, crean una corriente eléctrica. Este flujo de electrones es lo que impulsa los dispositivos electrónicos, desde bombillas hasta computadoras, permitiéndonos aprovechar la energía eléctrica en nuestra vida cotidiana.
Modelos Atómicos y la Teoría Cuántica
A lo largo de la historia, se han desarrollado diferentes modelos atómicos para describir la distribución de los electrones en los átomos. Desde el modelo de Bohr hasta la mecánica cuántica, cada avance en la teoría ha ampliado nuestra comprensión de cómo los electrones se comportan en el microcosmos atómico.
Curiosidades sobre los Electrones
- Los electrones pueden saltar de una órbita a otra cuando absorben o emiten energía, lo que da lugar a la emisión de luz en los fenómenos de luminiscencia, como los tubos fluorescentes.
- Los electrones son tan pequeños que su masa se considera insignificante en comparación con la de protones y neutrones en los cálculos de masa atómica.
- La teoría cuántica describe la probabilidad de encontrar electrones en regiones específicas alrededor del núcleo, en lugar de órbitas definidas como se describían en modelos anteriores.
Preguntas y Respuestas sobre los Electrones
- Pregunta: ¿Cómo se distribuyen los electrones en las órbitas electrónicas? Respuesta: Los electrones se distribuyen en niveles de energía, cada uno con un número máximo de electrones permitidos. Estos niveles se subdividen en subniveles y orbitales, siguiendo reglas específicas de la mecánica cuántica.
- Pregunta: ¿Qué es un electrón libre? Respuesta: Un electrón libre es un electrón que no está fuertemente ligado a un átomo y puede moverse libremente en un material conductor, como en un cable de cobre.