Para explicar esto, generalmente tomo dos conferencias (2 × 50 minutos) para analizar todas las teorías. Trataré de acortarlo aquí.
- Necesita varios conceptos: números cuánticos y cómo se relacionan con los niveles de energía.
- Blindaje y cómo se relaciona eso con las energías electrónicas
- Ley de Coulombs, que establece que la fuerza entre cargas es [matemática] F = k_e \ frac {q_1 q_2} {r ^ 2} [/ matemática].
Puedes recordar energía (trabajo) = Fuerza por distancia. Para los electrones, es similar pero más complicado por los cálculos de probabilidad que involucran el espacio integral sobre 3d del espacio orbital que contiene el electrón. Para simplificar, cuanto más fuerte es la fuerza de atracción, menor es la energía del electrón en el átomo. El cero en energía es cuando el electrón y el núcleo están infinitamente separados. Para eliminar un electrón de un átomo se requiere que coloque energía en el átomo para ‘excavar’ el electrón fuera del agujero (átomo) en el que se encuentra. Esa energía puede venir en forma de colisiones con vecinos y también del exceso de energía de átomos vecinos que aceptan electrones y emiten energía al hacerlo. (porque el electrón que aceptaron ha caído de energía cero a su posición de energía negativa más estable en el ion (ahora).
Bien, entonces comparemos a He con Li.
- En un enlace covalente no polar, ¿se encuentra el electrón compartido en el medio? ¿Significa esto que no giran alrededor del núcleo?
- Un electrón se acelera desde el reposo a través de 86v y luego ingresa a una región de inducción magnética uniforme de magnitud 1.5T. ¿Cuál es el valor máximo de la fuerza magnética que puede experimentar el electrón?
- Si pudiéramos emitir un solo electrón, ¿daría el electrón un patrón de interferencia (en un solo intento) en YDSE (Young's Double Slit Experiment)?
- ¿Los electrones necesitan viajar a través de un medio?
- ¿Por qué un electrón tiene una carga de 1.6 * 10 ^ -19 c, en lugar de una carga unitaria porque un electrón es una partícula fundamental?
Él tiene dos electrones. Ambos están en el nivel cuántico n = 1. La distancia promedio de esos dos electrones al núcleo, que contiene 2 protones, es de 1 radio de Bohr (búsquelo). Cada electrón está muy cerca del núcleo, por lo que la ley de Coulomb (arriba) muestra que la fuerza de atracción será bastante fuerte. ya que cada electrón (carga -1) se mantiene con una carga nuclear +2.
El electrón “extra” de litio está por sí solo en el nivel cuántico n = 2, que tiene una distancia promedio al núcleo de aproximadamente 5 radios de Bohr. Está 5 veces más lejos del núcleo, por lo que 5 al cuadrado es 25. eso significa que cada protón en el núcleo Li atrae a ese electrón con una fuerza que es 25 veces menor que los protones en el núcleo He en sus electrones 1s. Además de la fuerza de atracción MUCHO más débil, existe la repulsión de los dos electrones en la capa interna del litio. esas repulsiones electrónicas internas se acercan bastante a cancelar exactamente la atracción de dos protones. entonces decimos que ‘protegen’ el electrón externo 2 del núcleo. en efecto, el electrón externo solo ve una red de 1 protón en el núcleo del átomo. Por lo tanto, el litio solo atrae ese electrón externo con uno de sus protones debido al blindaje y ese tirón es 25 veces menor que Él.
entonces, volvamos a la energía porque de eso se trata realmente.
cuando el Li está en el agua, la energía necesaria para eliminar ese electrón no es muy grande, por lo que un golpe particularmente energético por parte de una molécula de agua lo hará. si ese electrón no tuviera adónde ir, probablemente volvería a caer en el Li + y eso sería todo. Pero, y este es un gran pero. El oxígeno en el agua tiene sus orbitales externos como n = 2, al igual que Li. eso significa que tienen aproximadamente el mismo tamaño que Li n = 2 orbitales. Sin embargo, el oxígeno tiene una carga central neta de +6 porque tiene 8 protones, pero solo dos están en el nivel de energía n = 1 y, por lo tanto, protegen el núcleo de los electrones externos. eso significa que la energía que se libera cuando uno de esos electrones liberados por Li se une a un oxígeno es mucho más que la energía necesaria para quitar el electrón Li 2s. entonces obtenemos una evolución neta de energía.
Ahora, puede preguntarse … pero el oxígeno en el agua ya tenía un octeto completo. ¿Cómo aceptó otro electrón? pregunta justa y se puede responder utilizando energías nuevamente. El oxígeno en el agua está unido a dos hidrógenos en un enlace covalente. Eso significa que el oxígeno está ‘compartiendo’ un par de electrones. Si alguna vez has observado la reacción, puedes notar dos cosas. 1. Se desprende gas hidrógeno. 2. la solución se vuelve básica ([matemática] OH ^ – [/ matemática]) también se emite. Entonces, el oxígeno suelta uno de los electrones que comparte con H y toma el electrón del Li. Esto le permite atraer ambos electrones a su propio par solitario, que está más cerca del núcleo que el par en un enlace y, por lo tanto, según la ley de Coulomb, se mantiene con una fuerza más fuerte y, por lo tanto, tiene menos energía para tener un par de electrones en un orbital no unido que en un orbital de enlace porque están más cerca del núcleo O.
Por lo tanto, el oxígeno toma fácilmente el electrón que Li no está reteniendo mucho de todos modos. Pero toda esa energía liberada por el oxígeno no es suficiente para alejar el electrón 1s del He. Ese electrón está mucho más apretado en el átomo y tomará mucha más energía para extraerlo de lo que el oxígeno puede dar al aceptarlo. Por lo tanto, Él no reaccionará. Mantendrá sus propios electrones.
