El electrón puede moverse de un lugar a otro si siente una fuerza, es decir, si hay presencia de campo eléctrico. Ahora supongamos que tengo un $\ce{Zn}$ varilla sumergida en $\ce{CuSO4}$ solución. Los electrones se transfieren desde $\ce{Zn}$ a $\ce{Cu}$ . Lo que resulta en este movimiento de electrones de $\ce{Zn}$ a $\ce{Cu}$ . ¿Cómo pueden moverse los electrones sin un campo?
Respuestas
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JakaQuan
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La formulación de la pregunta oculta la respuesta.
Los electrones no se mueven del Zn al Cu. Se mueven del zinc neutro al ion cúprico Cu++. El campo surge de la mezcla de H2O, H+, OH-, SO4-- y Cu++ alrededor de la barra de Zn. ¿Podrían los electrones ser forzados a entrar en el Zn desde el OH- o el SO4--? No. No hay ganancia de estabilidad; se necesitaría energía. O podrían ser atraídos los electrones hacia el H+; sí, y aún más hacia el Cu++. Y los productos finales (Zn++ y Cu neutro) serían más estables.
abaooooo34342
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¿Cómo pueden moverse los electrones sin un campo?
Hay un campo, el campo de dos núcleos (escudados por algunos electrones, si se quiere). En la figura siguiente, la parte superior muestra la energía potencial (eje y, unidades arbitrarias) de un electrón libre en un campo eléctrico homogéneo (que cambia a lo largo del eje x). Se moverá a lo largo del gradiente, como en un televisor antiguo con tubo de rayos catódicos.
Si tratas la situación de una transferencia de electrones de forma pre-Planck, se parecerá al panel inferior (de nuevo, el eje y es el potencial en unidades arbitrarias, y el eje x la ubicación). Hay dos pozos infinitamente profundos en el paisaje de energía potencial, y el electrón desaparecería en cualquiera de ellos.
En cambio, la mecánica cuántica describe que la energía del electrón está cuantificada y que existen estados ligados cerca de cada núcleo. Utilizando una aproximación de un electrón, si el orbital ocupado más alto de un átomo/molécula/ion (especie) tiene una energía más alta que el orbital desocupado más bajo de la otra especie, el electrón se transferirá "cuando se le dé la oportunidad" (esto último tiene que ver con la distancia y otras sutilezas).
La serie electroquímica (o el potencial de reducción) describe desde qué especie se transferirán los electrones. Si los dos núcleos están lo suficientemente cerca, el electrón puede hacer un túnel, por lo que puede superar una barrera alta sin aporte de energía. Rudolph A. Marcus recibió el premio Nobel en 1992 por sus trabajos sobre la transferencia de electrones en química; puede leer la conferencia del Nobel aquí .
