Este informe es necesariamente incompleto, pero con suerte incluye suficientes detalles para que pueda mantenerse orientado mientras lee descripciones más detalladas:
“spdf” pasa a ser los nombres asignados a varios “orbitales” de electrones. Tenga en cuenta que “orbital” es una analogía bastante pobre, y una mejor descripción podría ser “ondas” de electrones o “función de distribución de probabilidad de electrones”.
Si desea utilizar una computadora para representar un “orbital” de electrones, puede utilizar la función de distribución para elegir un punto al azar y luego representar ese punto, y luego hacer esto repetidamente hasta que comience a emerger una forma.
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Para la “s” “orbital” u “onda” se obtiene una forma esférica básicamente difusa. Después de eso, obtienes una configuración “p” más complicada que parece un par de lóbulos. La configuración “d” le da cuatro lóbulos dispuestos en un plano, y la configuración “f” le da ocho lóbulos (dispuestos como las esquinas de un cubo).
Ahora tenga en cuenta que este material de “forma” es muy aproximado. Es una aproximación que es más o menos cierta en la mayor parte de la química: se basa en observaciones sobre el comportamiento y la estructura de los enlaces químicos. Pero aquí estamos hablando de probabilidades agregadas, y no de estructuras rígidas. Hay mucho espacio en las teorías para variaciones menores sobre este tema.
De todos modos, el hierro tiene un número atómico de 26. Esto significa que un átomo de hierro tiene 26 protones y un átomo de hierro sin carga tiene 26 electrones (los electrones pueden ir y venir, sin embargo, a veces tendrás demasiados o faltarán). unos pocos).
Mientras tanto, estos “orbitales” también están dispuestos en conchas. Los electrones se repelen entre sí, así que a medida que traigas más, comenzarán a alejarse entre sí.
La primera capa contiene hasta dos ondas de electrones esféricos “s” (la segunda es un poco más grande que la primera).
La segunda capa puede contener otros dos electrones en forma de “s” (ambos de mayor tamaño, mayor energía que la capa interna), y luego puede contener hasta otras seis ondas de electrones “p” tres dispuestas en ángulo recto entre sí y luego otros tres que usan la misma configuración correcta pero aproximadamente opuestos a los primeros tres. Entonces eso es 8 en total en este shell.
La tercera capa tiene 2 orbitales de electrones en forma de “s”, 6 orbitales de electrones en forma de “p” y diez orbitales en forma de “d”. Entonces eso es 18 en total en este caparazón, y otros 8 y 2 electrones para los caparazones dentro de él. Serían 28 electrones si estas capas estuvieran completamente llenas, pero normalmente no lo estarán (y recuerden que cuando hablamos de capas, básicamente estamos hablando de las probabilidades de dónde encontraremos un electrón).
La cuarta capa obtiene 2 electrones “s”, 6 electrones “p”, diez electrones “d” y 14 electrones “f”. Es desordenado y complejo …
De todos modos, un átomo de hierro * no cargado *, uno con 26 electrones, generalmente tiene sus dos capas internas completamente pobladas. Entonces eso es 2 “s” en el shell 1, otras dos “s” en el siguiente shell y 6 “p” en el shell 2. Pero en lugar de tener 16 electrones en el shell 3, es común que un par de ellos salgan al shell 4. (Shell 3 puede contener 18 electrones pero los electrones se repelen entre sí …).
Entonces, ¿cómo están dispuestos esos electrones externos? (Recuerde que aquí estamos asumiendo un átomo de hierro sin carga; si está cargado, podría tener un electrón adicional o tres, o tal vez le faltarán algunos. Y, dado que los átomos casi nunca se producen de forma aislada, es muy probable que esos electrones más externos sean compartido con átomos vecinos incluso cuando se consideran períodos de tiempo muy breves.
Aún así, como una aproximación, podemos esperar que se prefieran los “orbitales” “s”, por lo que es muy probable que nos falten algunos orbitales “p” en el shell 3.
Pero espero que haya tenido la idea de que no estamos hablando de una estructura rígida ni estática aquí. Por lo tanto, a menudo no es razonable hablar de que estos orbitales tienen una población fija.
De hecho, los electrones realmente no tienen identidades por sí mismos. Es solo su repulsión el uno del otro (ver también: exclusión de pauli) lo que realmente nos permite distinguir entre ellos. Entonces, a pesar de que tenemos una especie de comprensión semiformal de la estructura del hierro, al mirarla en una amplia variedad de contextos, cuando estamos pensando en un átomo de hierro individual, es bastante razonable esperar que las cosas vayan a ser un poco más fluido, con electrones fantasmas entre diferentes “funciones de onda” de probabilidad con el tiempo.
Incluso acercarse a la temperatura cero absoluta es increíblemente difícil, por lo que generalmente debemos suponer que los átomos están siendo golpeados más o menos constantemente desde todos los lados por otros átomos, otros electrones, fotones o cualquier otra cosa (neutrones, partículas virtuales, lo que sea …).
Sin embargo, es de esperar que esta descripción sea lo suficientemente cercana como relevante para ayudarlo a razonar sobre otras descripciones de la configuración de electrones, la química del hierro o lo que sea que esté leyendo.
