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2.3: Comportamiento de electrones
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Electron Behavior
 
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TRANSCRIPCIÓN

2.3: Electron Behavior

2.3: Comportamiento de electrones

Overview

Electrons are negatively charged subatomic particles that are attracted to an orbit around the positively-charged nucleus of an atom. They reside in locations that are associated with energy levels called shells and are further organized into sub-shells and orbitals within each shell.

Electrons Orbit the Nucleus

Electrons are found in specific locations outside of the nucleus. The shell in which an electron resides indicates the general energy level of the electron: those closer to the nucleus have less energy, while those that are further out, have more energy. The sub-shell describes the location and energy level of the electron more precisely, and the orbital describes the shape of an area of probability in which an electron orbits the nucleus. The electrons that are is closest to the nucleus have the lowest amount of energy, and as the distance between electron and nucleus increases, so does the amount of energy that the electron carries. Farther from the nucleus, there is more space for electrons to orbit so that the outer shells can hold more electrons than the inner shells. The outermost electrons of an atom reside in the valence shell and are referred to as valence electrons. These electrons form ionic and covalent bonds with other atoms.

Discovering the Electron

The electron was the first subatomic particle to be discovered. In the late 1890s, J. J. Thomson performed a series of experiments using cathode ray tubes that would lead to the discovery of the electron.

A cathode ray tube is a glass tube with two electrodes that are connected to a power source supplying electricity. A vacuum removes most of the air from the interior of the tube, and when the voltage is applied across the electrodes, a beam of particles travels from the negatively charged electrode (cathode) to the positively charged electrode (anode). The anode has a small hole so that the rays can pass through. A phosphor coating on the opposite end of the tube glows when the cathode rays strike it.

Thomson directed the cathode ray between two metal plates, one with a positive charge and one with a negative charge, and measured the position of the ray at the far end of the tube. When the ray passed between the two plates, it was deflected away from the negatively charged plate, bending in the direction of the positively-charged plate. Since like charges repel and opposite charges attract, this indicated that the particles making up the cathode ray possessed a negative charge. Further experiments to calculate the mass-to-charge ratio of the cathode particles revealed that the mass of each individual negatively-charged particle was tiny, about 1/2000 of the mass of any known atom. Thomson, therefore, concluded that there must be many electrons present in any given atom. Later, the discovery of protons and neutrons would explain the distribution of mass and overall neutral charge present in an atom.

Visión general

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

Electrones Orbitan el Núcleo

Los electrones se encuentran en lugares específicos fuera del núcleo. La cáscara 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 sub-concha 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 el núcleo. Los electrones que están más cerca del núcleo tienen la 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 orbitan de modo que las conchas externas puedan contener más electrones que las conchas internas. Los electrones más externos de un átomo residen en la cáscara de valencia y se conocen como electrones de valencia. Estos electrones forman enlaces iónicos y covalentes con otros átomos.

Descubriendo el Electron

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 cargada negativamente individual 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 neutral general presente en un átomo.

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