¿Por qué la última capa de un átomo no puede tener más de 8 electrones?

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Debido al principio de exclusión de Pauli, no más de un electrón con un determinado conjunto de números qauntum puede ocupar el mismo espacio. Para un átomo, los números cuánticos importantes son n, l y my spin. Estos números cuánticos solo pueden ser enteros. a continuación denotaré las restricciones sobre estos números cuánticos que se derivan de la teoría que describe los átomos: la mecánica cuántica. n = 1,2,3, … determina la energía y el tamaño del átomo. Se llama el número cuántico principal. Cuanto mayor sea n, mayor será la energía del átomo. l = 0,1,2, … n-1 determina la forma del átomo (para n = 1 l solo puede ser cero, lo que significa que el electrón tiene una distribución esférica, un átomo de hidrógeno, por ejemplo) se llama número de quanum de momento angular m = -l, -l + 1, …, -1,0,1, … l-1, l se llama número cuántico magnético. Ahora el estado de energía más bajo en un átomo es aquel con n = 1; de las restricciones dadas anteriormente, esto significa l = m = 0. Un electrón puede tener dos valores de espín, que es otro número cuántico. Entonces, el principio de exclusión de Pauli permite que dos electrones ocupen la región dada por n = 1. Esto se llama el estado fundamental de un átomo. Ahora, si desea agregar otro electrón, tendrá que hacerlo con un número diferente n. La naturaleza siempre trata de usar la menor energía posible, por lo que el siguiente paso natural es n = 2. Usted introduce un nuevo ‘caparazón’. Hay pocas posibilidades para los otros números cuánticos ahora. l puede ser 0 (con m 0) o l puede ser 1 con m -1, 0 o 1. Cada una de estas posibilidades puede tener dos electrones, por lo que en la capa n = 2 hay espacio para 8 electrones. Al agregar otro electrón, por el principio de exclusión de Pauli, tendrá que ir a otro valor más alto de n. Esto aumentará la energía apreciable. Entonces, de 7 a 8 electrones en la capa de valencia cuesta menos energía que agregar otro electrón para el que tiene que ir a un número mayor de n. Puede imaginar esto al darse cuenta de que n también altera el valor esperado de la distancia al núcleo de un caparazón. Para pequeños n, los electrones están cerca del núcleo (¡y por lo tanto tienen una pequeña energía, ya que están estrechamente unidos al núcleo!). Para n mayor, el valor esperado de la distancia al núcleo aumentará y, por lo tanto, los electrones con este n grande solo se unirán libremente (también porque algunos de los electrones internos están protegiendo la carga del núcleo). Como puede ver, no son solo 8 electrones en una capa de valencia lo que le gusta a la naturaleza. Pero los números 2,8, 20, etc. Estos se llaman números mágicos.

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Al igual que con muchas de estas cosas, son mucho más complicadas de lo que se pueden abordar a la vez, en su primera presentación (en una clase de química, por ejemplo).

En primer lugar, no todos están satisfechos con 8 electrones. La primera fila (período) de la tabla periódica solo puede acomodar 2 electrones en la capa más externa, por lo tanto, solo el hidrógeno y el helio aparecen en esa fila. Luego hay dos filas, como usted dice, que pueden acomodar 8 electrones. Pero en realidad es 2 + 6. Es decir, hay dos subcapas, una como la del hidrógeno y el helio, y otra mucho más complaciente. Y ENTONCES, hay dos filas que pueden acomodar 2 + 6 + 10 electrones … Y ENTONCES, hay dos filas que pueden acomodar 2 + 6 + 10 + 14 electrones … el último tipo de subcapa que se representa en Lantánidos y Actínidos que tienden a mostrarse como un poco clavados en la tabla, pero en realidad son tan regulares como todas las otras partes de la tabla.

Primero, notamos que todas las subcapas contienen números pares de electrones. Esto es normal para las partículas cuánticas, como los electrones. No se quieren (siendo del mismo signo de carga eléctrica) pero pueden tolerar su partícula opuesta en términos de giro cuántico (+1/2 y -1/2).

Entonces, podemos decir que las subcapas s, p, d y f pueden acomodar 1, 3, 5, 7 pares de electrones.

Entonces, su próxima pregunta será por qué esos números.

No voy a responder eso (espero ver si alguien más puede responderlo sucintamente, a un nivel de ciencia popular). En cambio, solo voy a notar que si configura una onda estacionaria en una cuerda de guitarra, hay ciertas frecuencias que pueden acomodarse y grandes números que se eliminan. Extienda esto en dos dimensiones, sobre la superficie de un tambor, y se aplica lo mismo, excepto que es mucho más complicado, con las ondas estacionarias que se configuran a través de la superficie bidimensional. Las órbitas alrededor de un átomo son, asimismo, bidimensionales. (Lo dejaré así, para que reflexione sobre su pregunta de seguimiento).

No lo hace. Solo el segundo caparazón lo hace.

Las capas de electrones pueden contener 2, 8, 20, etc., electrones en sus capas de órbita dentro de las cuales hay capas de órbita que contienen 2 (s), 6 (p), 10 (d) electrones en cada orbital . Es algo parecido a esto:

La primera capa orbital puede contener solo 2 electrones porque solo tiene una capa (s) orbital (es). La segunda capa orbital tiene un máximo de 8 electrones porque tiene dos capas orbitales (syp [2 + 6]). Y luego continúa.

La configuración de un átomo de oxígeno para decir es,

[matemáticas] 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 4 [/ matemáticas]

Eso totaliza 8 electrones, y el orbital p puede acomodar 2 electrones más, y eso es lo que sucede cuando el oxígeno se oxida , gana 2 electrones y se satura, y también gana la carga -2.

En cuanto a por qué solo se permiten 2, 6 o 10 electrones en el orbital, se debe al principio de exclusión de Pauli. El electrón tiene un giro medio integral (giro cuántico) y, por lo tanto, es un fermión. Esto significa que dos electrones no pueden existir simultáneamente en el mismo estado, por lo tanto, los electrones con todos los valores cuánticos que son iguales tienen espín opuesto, lo que obliga a que el número de electrones sea un número par.

En cuanto a por qué se permiten 1, 3 o 5 pares (llamados suborbitales ) (totalizando 2, 6 o 10) es porque los electrones tienen mayores grados de libertad en cada orbital de mayor energía. Esto se vuelve un poco complicado y está fuera de tema, así que lo dejo así.

Espero que esto resuelva todas sus consultas. 🙂

Puede. Te han mentido.

Sin embargo, no porque tus maestros sean malvados. ¡La idea de enseñar sobre los orbitales mientras sigues haciendo el método de cambiar y soltar te causaría dolor de cabeza a ti y a tu maestro!

Los depósitos se dividen en orbitales, que ocupan dos electrones cada uno. (Es por eso que emparejas electrones cuando los dibujas). La primera capa puede contener dos electrones porque tiene un orbital, llamado 1s. El segundo caparazón tiene este orbital s (2s) pero también tiene un orbital ap. Mientras que el orbital s rodea todo el átomo, los orbitales p lo rodean en una dimensión, por lo que hay 3 orbitales p en la segunda capa, que contienen 6 electrones en total. 2s + 2p = 2 + 6 = 8 electrones.

La química básica no enseña esto porque no es hasta después del calcio que las cosas comienzan a ponerse raras. Hay muchas más reglas para los orbitales. Aquí hay algunos extraños:

• Los orbitales son más estables cuando están medio llenos
• El cobre, el zinc, etc. forman 2+ iones porque pierden el orbital ‘s’ (que contiene 2 electrones) en su capa externa
• Algunos metales son coloridos porque los electrones pueden cambiar los orbitales cuando se exponen a la luz, emitiendo diferentes colores.
• Los llamados gases ‘nobles’ en realidad pueden reaccionar

En resumen, la capa de valencia puede alojar más de ocho electrones, pero solo para los elementos con números atómicos más altos. ¡No puedes enseñar todo esto a la vez!

No es necesario que siempre contenga 8 electrones. A veces tiene menos. En tal caso, comparte, acepta o dona electrones. Esto sucede cuando un electrón se estabiliza y necesita ocho electrones en su capa más externa. Esto se llama octate.

Pueden contener más de 8 electrones, pero no pueden tener más de 8 electrones de valencia (electrones en la capa de energía más externa). Todos los elementos buscan obtener 8 electrones de valencia a través de enlaces con otros átomos.

Para obtener esta respuesta, tendrá que retroceder en el tiempo cuando Lewis pensó que los átomos tenían la forma de un cubo tan hipotéticamente que pensó que para estabilizar la carga en el núcleo que estaría presente en el centro, todas las esquinas deben estar ocupadas por los electrones: ¡y un cubo tiene ocho esquinas !!!!!! ¡¡así que ocho electrones más hay otra definición de esto en el mundo cuántico !!

No es necesario. Algunos electrones contienen electrones de menos de 8. Debido a la menor necesidad de energía, se favorecen 8 electrones. También relacionado con el principio de Paui, que algunos ya explican.