El comportamiento de electrones

Visión general

Los electrones son partículas subatómicas de un átomo cargadas negativamente que son atraídas a una órbita alrededor del núcleo cargado positivamente. Residen en ubicaciones que están asociadas con niveles de energía llamados capas y se organizan en subcontenidos y orbitales dentro de cada vaciado.

Los electrones orbitan alrededor del núcleo

Los electrones se encuentran en lugares específicos fuera del núcleo. La capa en la que reside un electrón indica el nivel de energía general del electrón: los que están más cerca del núcleo tienen menos energía, mientras que los que están más lejos, tienen más energía.La subcapa describe la ubicación y el nivel de energía del electrón con mayor precisión, y el orbital describe la forma de un área de probabilidad en la que un electrón orbita alrededor del núcleo. Los electrones que están más cerca del núcleo tienen menor cantidad de energía, y a medida que aumenta la distancia entre el electrón y el núcleo, también lo hace la cantidad de energía que el electrón lleva. Más lejos del núcleo, hay más espacio para que los electrones orbiten, de modo que las capas externas puedan contener más electrones que las capas internas. Los electrones más externos de un átomo residen en la capa de valencia y se conocen como electrones de valencia. Estos electrones forman enlaces iónicos y covalentes con otros átomos.

Descubriendo el electrón

El electrón fue la primera partícula subatómica en ser descubierta. A finales de la década de 1890, J. J. Thomson realizó una serie de experimentos utilizando tubos de rayos catódicos que llevarían al descubrimiento del electrón.

Un tubo de rayos catódicos es un tubo de vidrio con dos electrodos que están conectados a una fuente de alimentación que suministra electricidad. Un vacío elimina la mayor parte del aire del interior del tubo, y cuando la tensión se aplica a través de los electrodos, un haz de partículas viaja desde el electrodo cargado negativamente (cátodo) al electrodo cargado positivamente (ánodo). El ánodo tiene un pequeño agujero para que los rayos puedan pasar a través. Un recubrimiento de fósforo en el extremo opuesto del tubo brilla cuando los rayos catódicos lo golpean.

Thomson dirigió el rayo catódico entre dos placas de metal, una con una carga positiva y otra con una carga negativa, y midió la posición del rayo en el extremo lejano del tubo. Cuando el rayo pasó entre las dos placas, se desvió lejos de la placa cargada negativamente, doblando en la dirección de la placa cargada positivamente. Dado que las cargas similares repelen y las cargas opuestas atraen, esto indica que las partículas que componen el rayo cátodo poseían una carga negativa. Otros experimentos para calcular la relación masa-carga de las partículas de cátodo revelaron que la masa de cada partícula individual cargada negativamente era pequeña, alrededor de 1/2000 de la masa de cualquier átomo conocido. Thomson, por lo tanto, concluyó que debe haber muchos electrones presentes en cualquier átomo dado. Más tarde, el descubrimiento de protones y neutrones explicaría la distribución de la masa y la carga neutra general presente en un átomo.