¿Cómo se distribuyen los electrones en la capa de un átomo?

Los electrones son diminutas partículas subatómicas con carga negativa que orbitan en capas alrededor del núcleo de un átomo. Cada capa puede considerarse un nivel de energía, y cada nivel de energía debe estar lleno de electrones antes de que un electrón se mueva a una capa de mayor energía. La cantidad de electrones retenidos en cada capa varía, y las órbitas y la disposición de los electrones no son como los modelos perfectamente circulares que se ven comúnmente.

Cada capa de electrones contiene una cantidad diferente de electrones para llenar la capa por completo. La primera capa de electrones puede contener dos electrones. Los elementos hidrógeno, con un electrón, y helio, con dos electrones, son los únicos elementos que tienen una sola capa de electrones. La segunda capa puede contener ocho electrones. La tercera capa contiene 18 electrones y la cuarta tiene 32.

Las capas de electrones se dividen a su vez en subcapas. Estas subcapas se consideran niveles de energía dentro de los niveles de energía de la capa de electrones. Estas subcapas están representadas por las letras s, p, d, f. Tienen un número específico de electrones. Por ejemplo, la subcapa s contiene dos electrones y la subcapa p contiene seis. Cada subcapa puede contener cuatro electrones más que la subcapa anterior.

Las subcapas están presentes en cada una de las capas de electrones. Por ejemplo, el elemento boro tiene cinco electrones. Los dos primeros electrones encajan en la primera capa de la primera y única subcapa s. La segunda capa de electrones tiene tres electrones. Los dos primeros se encuentran en la subcapa s, con un electrón en la subcapa p. Una notación de subcapa común para el boro es 1s2 2s2 2p1. Esta notación indica qué capa de electrones primero por un número, la subcapa por la letra y cuántos electrones están presentes en la subcapa con un número.

Aunque es común ver que los modelos de electrones usan formas circulares para mostrar electrones y capas de electrones, la forma de una órbita es en realidad muy diferente. La subcapa s tiene forma de esfera. Cada orbital p tiene la forma de una mancuerna. La forma de mancuerna del orbital p puede contener solo dos electrones. Dado que un orbital p puede contener seis electrones en total, para que un orbital p esté lleno debe haber tres formas de pesas entrelazadas en el centro.

Los electrones presentes en las capas y subcapas de electrones no se envuelven alrededor de las capas en una órbita predefinida. Los electrones se mueven en una nube. Por ejemplo, el subnivel s tiene dos electrones como máximo en forma esférica. Los dos electrones no giran alrededor del borde de la esfera; pueden estar presentes en cualquier lugar dentro de la forma esférica en cualquier momento. De hecho, según la física cuántica, los electrones pueden salir de la esfera. La forma esférica de la subcapa s es solo el lugar más probable para ubicar los electrones en un momento determinado. Esto crea una nube de probabilidad en la que el electrón puede ubicarse en cualquier momento. Esto es cierto para todas las capas y subcapas de electrones.