Sabemos que los electrones son cargas que giran alrededor del núcleo. Entonces, cuando en los enlaces covalentes se comparte el electrón; ¿obedece el electrón la regla?
Supongo que conoces los orbitales atómicos de un átomo, como los orbitales atómicos 1s y 3p. Los orbitales atómicos son la distribución de probabilidad de dónde va a estar un electrón $90$ % del tiempo. Técnicamente, los electrones no giran alrededor del núcleo, sino que son partículas cuánticas que se superponen en varias posiciones al mismo tiempo. Sin embargo, la descripción de los electrones girando aleatoriamente alrededor del núcleo es suficiente a este nivel.
Cuando se forma un enlace covalente, los electrones siguen girando alrededor del núcleo en orbitales, pero se forma un nuevo tipo de orbitales que se llaman orbitales moleculares (en lugar de orbitales atómicos). A continuación se explica de forma sencilla qué son los orbitales moleculares.
Los orbitales moleculares se forman mediante la superposición constructiva y destructiva de los orbitales atómicos. El ejemplo más sencillo es cuando $\ce{H2}$ se forma. Aquí, cada átomo de H tiene un orbital atómico 1s. Cuando se forman, estos orbitales atómicos forman 2 orbitales moleculares. Donde un orbital molecular se debe a la superposición constructiva de los 2 orbitales atómicos y el otro orbital molecular se debe a la superposición destructiva de los 2 orbitales atómicos. Esto se muestra en el siguiente diagrama:
Como ves estos 2 orbitales moleculares que se forman son bastante diferentes entre sí. El MO que se forma por solapamiento constructivo tiene mayor densidad de electrones entre los 2 núcleos positivos. Mientras que el MO que se forma debido al solapamiento destructivo tiene una densidad de electrones menor entre los 2 núcleos positivos y de hecho tiene un nodo entre ellos. Por lo tanto, la primera MO es más baja en energía que la segunda MO.
Al igual que las OA, las mismas reglas se aplican a las MO. Cada MO puede contener 2 electrones y los electrones llenan primero el orbital de menor energía. Así que en $\ce{H2}$ los 2 electrones llenarán la primera MO y girarán alrededor del núcleo en ese orbital (bueno, técnicamente sólo para $90$ % del tiempo).
Esta teoría puede aplicarse a cualquier compuesto, aunque se complica a medida que aumenta el número de AOs y el número de átomos. Sin embargo, esencialmente, cuando los átomos forman enlaces covalentes, los electrones continúan girando alrededor del núcleo en las MOs en lugar de los AOs.
Los electrones son esencialmente partículas cuánticas y están controlados por las leyes de la mecánica cuántica. No hay absolutamente ninguna manera de reconciliar estas leyes con nuestra intuición física del mundo macroscópico. Los electrones no giran, sino que ocupan determinados orbitales atómicos. En pocas palabras, se quedan ahí, deslocalizados en un espacio alrededor del núcleo, en todas partes a la vez. En una molécula con enlace covalente, los electrones ocuparían orbitales moleculares y se deslocalizarían por toda la molécula.
La descripción de los electrones como diminutas partículas sólidas cargadas que giran alrededor del núcleo, de forma similar a como lo hacen los planetas alrededor del sol, es la aproximación conocida como Átomo de Bohr . Aunque es importante por razones históricas, no hay que confundirlo con una descripción coherente del comportamiento de los electrones. Además, dudo que se pueda extender de forma coherente para modelar los enlaces covalentes.
La mejor respuesta es que el electrón no "gira" o "orbita" alrededor del núcleo del mismo modo que los planetas orbitan alrededor del sol.
Imágenes como las siguientes (del usuario de Wikipedia Halfdan ) son convincentes, pero se refieren a un modelo del átomo que empezó a ser suplantado por la mecánica cuántica hace un siglo.
El moderno modelo mecánico-cuántico del átomo incorpora aspectos como el principio de incertidumbre de Heisenberg y la dualidad onda-partícula. Ahora consideramos que los electrones de los átomos se comportan mucho más como ondas. Podemos determinar su energía con mucha precisión, pero, como consecuencia del principio de incertidumbre, no podemos determinar su posición o su momento con mucha precisión.
Las imágenes orbitales atómicas que estamos acostumbrados a ver para $s$ , $p$ , $d$ etc. Los orbitales son construcciones que describen regiones del espacio donde se encuentra el electrón. Típicamente, trazamos la superficie del 90%. En una interpretación eso significa que el 90% del tiempo el electrón se encuentra en esa región del espacio. En otra interpretación, el 90% de la onda del electrón está confinada en ese espacio.
Cuando los átomos se juntan para formar enlaces, las ondas electrónicas se superponen para producir nuevos orbitales compartidos por los átomos. La respuesta de Nanoputian ofrece una representación gráfica de cómo funciona esto.
No hubo muchos avances en la mecánica cuántica "hace un siglo". ¿Los parches de Planck para salvar a la física de la catástrofe UV? ¿La teoría de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico? Incluso los primeros éxitos de Schrödinger fueron tan tardíos como en 1920. ¿A qué se refiere?
@IncnisMrsi 1920 es hace casi un siglo - creo que esto sólo se indica como una escala de tiempo aproximada.
El Modelo de Bohr del átomo El modelo de mi imagen fue sustituido en 1913 por el modelo clásico, que incluía niveles de energía cuantificados (pero también incluía a los electrones como partículas), y rápidamente se vio que sólo funcionaba para el hidrógeno. Así que, hace un siglo, los modelos clásicos del átomo ya estaban en vías de extinción.
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No sabemos que los electrones "giran" alrededor del núcleo. Esa es una visión de la estructura atómica anterior a la mecánica cuántica.
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@matt_black No exactamente, puede no ser compatible con la interpretación de Copenhague, pero no es tan malo para la mecánica bohmiana.