Capas, subcapas y orbitales

y hemos aprendido en otros vídeos que el átomo está hecho de partículas elementales más pequeñas lo que es sorprendente ya que los átomos son inimaginablemente pequeños esas partículas son los protones que tienen carga positiva los neutrones que tienen carga neutra o que no tienen carga y por último tenemos a los electrones que tienen carga negativa ahora la gran pregunta que tuvieron físicos y químicos hace 100 años es cómo se configuran estas partículas y se dieron cuenta que la carga positiva se concentra en el centro del átomo de hecho la mayoría de la masa que está hecha de los protones y los neutrones se concentra en el centro entonces un primer modelo de la estructura del átomo tenía quizás los protones y neutrones en el centro digamos que hablamos de un típico átomo de helio el cual tiene dos protones y dos neutrones en el núcleo y por lo tanto el núcleo se ve de esta forma entonces los antiguos químicos y físicos decían ok si los protones tienen carga positiva y los electrones tienen carga negativa entonces se atraen entre sí ya que cargas supuestas atraen y cargas iguales se repelen tal vez el electrón que tiene carga negativa órbita alrededor del núcleo del mismo modo que un planeta orbita alrededor de una estrella tal vez el electrón tiene una órbita parecida a ésta y si hablamos de un átomo neutro de helio que tiene dos electrones y dos protones entonces tal vez el otro electrón órbita de esta forma estamos intentando que tengan órbitas elípticas o circulares esta es la idea de que los electrones están en órbitas sin embargo resulta que no es exactamente así los electrones no están en órbitas elípticas o circulares bien definidas de hecho en un momento dado no necesariamente permanece en un punto puede estar allí pero existe una probabilidad de que esté aquí y una cierta probabilidad de que esté acá am y una cierta probabilidad de que esté acá o acá entonces para describir dónde es probable que se encuentren los electrones los físicos y los químicos introdujeron la idea de orbitales la mejor forma de pensar en los orbitales es pensar en el átomo de hidrógeno de hecho el mapa de los orbitales se completa con el átomo de hidrógeno por ser el átomo más simple entonces en un átomo de hidrógeno en especial en el típico isótopo de hidrógeno que se encuentra en la tierra el núcleo no tiene neutrones sólo tenemos un protón simple en el centro y si tenemos un átomo de hidrógeno neutro podemos pensar en las probabilidades de la ubicación de su único electrón en lugar de que órbita el protón de esta forma podría estar aquí o podría estar acá en en todo podría estar allá en otro momento o podría estar fuera de la pantalla en algún momento pero es más probable que esté en una cierta región del espacio alrededor del núcleo y podemos visualizar dónde es más probable que esté diciendo ok parece que el 90% del tiempo se encuentra en una esfera que se ve algo así pero una vez más puede estar aquí puede estar acá puede estar acá puede estar acá puede estar en cualquier lugar pero nosotros queremos decir en dónde está el 90% del tiempo esa es la forma de pensarlo ahora una pregunta interesante es qué pasa si le das a ese electrón un poco más de energía bueno qué significa energía si pensamos en planetas rocas o satélites que orbitan alrededor y les proporcionamos más energía es decir les damos un empujón podrían tener una órbita más grande que se vea más o menos así pero en la mecánica cuántica no se trata de que las cosas sucedan gradualmente algunas personas piensan que cuántica significa pequeño o algo así sin embargo realmente significa que hablamos de paquetes discretos de energía así que la física cuántica en la química cuántica se agrega a una cierta cantidad de energía a un electrón en lugar de que el 90% del tiempo pueda encontrarse en la primera capa en este primer nivel energético podría saltar al siguiente nivel energético oa la siguiente capa ahora puede ser que el 90% del tiempo se encuentre en este nivel de energético que estamos dibujando y si le damos el estímulo adecuado de energía que solo un poco nos serviría para que salta el siguiente nivel energético entonces formarán estos patrones extraños que parecen pesas el 90% del tiempo estará en este tipo de orbital que tiene forma de pesas solo lo estamos dibujando en una dirección horizontal pero puedes tenerlo en el eje vertical o incluso en el eje de profundidad de esta página y si seguimos agregando energía seguiremos obteniendo más y más orbitales de formas exóticas y si nos preguntamos de dónde vienen estas formas tenemos que pensar en las ondas estándar esta es la mejor pista que puedo darte en un nivel cuántico de hecho en todos los niveles pero especialmente en un nivel cuántico podemos ver que los electrones tienen su propiedad de partícula y onda así que imagina algo parecido a una onda estándar si tenemos una cuerda y la sacudimos podemos obtener ondas estándar que se ven así y si tenemos algún tipo de membrana en dos dimensiones y presionamos en un lado justo aquí si la golpeamos como si fuera tambor entonces esta parte bajará y esta parte subirá así que cuando lo llevamos a tres dimensiones obtenemos esta forma de pesas y cuando agregamos más energía obtenemos formas más y más y más exóticas y sólo para imaginar cómo se ven los primeros orbitales creados por una computadora podemos verlos así si tenemos nuestro electrón con la energía más baja estará en lo que se conoce como un orbital s este se llama 1s porque estamos en la primera capa o primer nivel de energía que observa está más cerca del núcleo y si agregamos más energía el electrón saltará al segundo nivel energético oa la segunda capa y el orbital en este segundo nivel que será un valor predeterminado ya que es la energía más baja del segundo nivel y se llama orbital 2s una vez más tenemos un orbital esférico y es probable que se encuentre más lejos que el primer nivel y una vez más si agregas más energía seguirás en el segundo nivel o capa pero estarás en uno de estos orbitales que tienen mayor energía podemos ver esto como el orbital 2 p en la dirección x este es el orbital 2 p en la dirección que algunos llaman a este px y a este 2pm y este es el orbital 2 p en la dirección zeta 2 p z y los orbitales siguen incluso existe un orbital d en el tercer nivel y cuando llegamos al cuarto tenemos un orbital efe hasta ahora sólo hemos hablado del hidrógeno si continuamos agregando más energía es electrón que pasará en donde podría estar este otro electrón en un espacio de dos dimensiones como podemos imaginar si tenemos dos electrones no es exactamente lo mismo pero es una buena aproximación podemos poner dos electrones en este orbital 1s pero después de eso puedes imaginar que los electrones se repelen unos a otros entonces el electrón va a estar aquí y el tercer electrón que agregues va a terminar en el orbital 2s es decir estará en un orbital con un nivel energético mayor en el puede haber dos electrones entonces podemos tener hasta cuatro electrones entre 1s y 2 s pero el quinto tendrá que ir a uno de estos orbitales p ahora un último punto es estar seguro de que entiendes la terminología de los orbitales y los niveles o capas primero tenemos la idea del nivel energético la palabra a nivel también se conoce como capa por lo tanto en este diagrama hemos representado el primer nivel y también hemos representado el segundo nivel este es un nivel y todo este es otro nivel ahora también escucharemos el término sub nivel o sub capa y esto es lo que representa la s p ode y eventualmente efe este es el primer nivel y el primer nivel o capa sólo tiene un sub nivel el psuv nivel 1 s el psuv nivel 1 s sólo tiene un orbital una vez más el orbital 1 s para el primer nivel el nivel el psuv nivel y el orbital se refieren a la misma cosa pero si vamos al segundo nivel es un poco diferente si hablamos de sus niveles en el segundo nivel tenemos s&p este es un sub nivel y este es otro sublime la viene el segundo sub nivel p hay tres orbitales bueno hasta aquí vamos a terminar este vídeo pero en el siguiente veremos varios átomos y pensaremos en su configuración electrónica es decir donde estarán sus electrones en cuál de estos niveles sus niveles y orbitales es que estarán