Densidad electrónica
¿Qué es la densidad electrónica?
La densidad electrónica es una medida de qué tan probable es hallar al electrón en una región determinada del espacio, ya sea en torno a un núcleo atómico, o en los “vecindarios” dentro de las estructuras moleculares.
A mayor concentración de electrones en un punto dado, mayor será la densidad electrónica, y por tanto, se distinguirá de sus alrededores y exhibirá ciertas características que explican la reactividad química. Una manera gráfica y excelente de representar tal concepto, es a través del mapa de potencial electrostático.
Por ejemplo, en la imagen superior se muestra la estructura del enantiómero S-carnitina con su correspondiente mapa de potencial electrostático. Puede observarse una escala compuesta por los colores del arcoíris: rojo para indicar la región de mayor densidad electrónica, y azul para aquella región pobre en electrones.
A medida que se recorre la molécula de izquierda a derecha, nos alejamos del grupo -CO2– hacia el esqueleto CH2-CHOH-CH2, donde los colores son amarillo y verde, señalando una disminución de la densidad electrónica; hasta el grupo -N(CH3)3+, la región más pobre de electrones, de color azul.
Generalmente, las regiones donde la densidad electrónica es baja (las de colores amarillo y verde) son las menos reactivas en una molécula.
Densidad electrónica en el átomo
En el átomo los electrones se mueven a enormes velocidades y pueden estar en varias regiones del espacio al mismo tiempo.
Sin embargo, a medida que aumenta la distancia del núcleo, los electrones adquieren energía potencial electrónica y la distribución probabilística de los mismos disminuye.
Esto quiere decir que las nubes electrónicas de un átomo no tienen una frontera definida, sino difuminada. Por lo tanto, no es fácil calcular el radio atómico; a menos, que haya vecinos que establezcan una diferencia en las distancias de sus núcleos, cuya mitad puede tomarse como radio atómico (r= d/2).
Los orbitales atómicos, y sus funciones de ondas radiales y angulares, demuestran cómo la densidad electrónica se modifica en función de la distancia que los separa del núcleo.
Referencias
- Reed College. (s.f.). What is electron density? ROCO. Recuperado de: reed.edu
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. Electron Density Definition. Recuperado de: thoughtco.com
- Steven A. Hardinger. Illustrated Glossary of Organic Chemistry: Electron density. Recuperado de: chem.ucla.edu