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19 El grafeno El grafeno es una capa fina de átomos de carbono en forma de redes hexa- gonales, similar al grafito, que presenta diferentes propiedades, entre ellas, es elástico y flexible, con una dureza igual a la del acero y con buena conducción térmica y eléctrica. Sus propiedades hacen que sea un material de estudio en diferentes áreas de la ciencia y constituya la base para la construcción de los nanotubos de carbono y de los fullerenos [3] . La capacidad de enlace del átomo de carbono Debido a la configuración electrónica del carbono, a su pequeño radio atómi- co (0,91 Å) y a la fuerza de los enlaces con otros átomos, tiene la propiedad de formar enlaces consigo mismo. Esta condición de enlace se estudia desde los conceptos de orbital atómico e hibridación. Los orbitales atómicos El átomo está conformado por dos regiones, el núcleo en donde se ubican los neutrones y protones y la nube electrónica en donde se ubican los electrones. Los electrones ocupan niveles de energía y orbitales atómicos que son regio- nes alrededor del núcleo donde es más probable encontrar electrones. Según los números cuánticos, cada orbital puede contener dos electrones; de esta manera, el orbital s puede contener 2 electrones; el orbital p 6 electrones porque tiene tres formas de orientarse en el espacio: p x , p y y p z [4] ; el orbital d puede contener 10 electrones por sus cinco formas de orientación; y el orbital f puede contener 14 electrones por sus siete formas diferentes de orientación. Según el número cuántico espín (m s ), el giro del electrón tiene dos sentidos: a favor de las manecillas del reloj y en sentido contrario; es así como tiene dos valores: +1/2 y –1/2. Estos valores, según el principio de exclusión de Pauli, se encuentran en el mismo orbital, razón por la cual el máximo de electrones por orbital es 2. El valor +1/2 del espín se representa con una flecha hacia arriba ( o - P ) y del espín –1/2 con una flecha hacia abajo ( o . R ). La regla de Hund Según la regla de Hund , los electrones de igual espín deben ocupar todos los orbitales que tienen igual energía; entonces se escribe la flecha hacia arriba (paralelos) antes de que ocurra un apareamiento en el orbital, es decir, con electrones de diferente espín. Por ejemplo, el carbono (C) tiene un Z = 6, por tanto, su configuración electrónica en estado basal o fundamental es 1s 2 , 2s 2 , 2p 2 [5] . Con base en el principio de exclusión de Pauli y la regla de Hund se construye el diagrama de orbitales de la siguiente manera. Z = 6 1s 2 , 2s 2 , 2p x 1 , 2p y 1 , 2p z Las palabras verdes representan los materiales que debes usar. Une un extremo de dos cables conectores con pinzas cocodrilo a dos barras de grafito , luego une el otro extremo de las pinzas a los cables de una roseta ; la roseta debe tener un bombillo . Adiciona a un vaso de precipitado agua y sal y agita la solución con un agitador de vidrio . Ubica las barras de grafito dentro del vaso sin que se mojen las pinzas cocodrilo. ¿Qué sucede con la bombilla? ¿Por qué se usan barras de grafito como electrodos? El grafito Laboratorio rápido [3] Debido a sus propiedades, el grafeno se estudia para su uso en dispositivos tecnológicos como la fabricación de pantallas táctiles flexibles. [4] El orbital s tiene forma esférica y las orientaciones del orbital p, forma de pesa. [5] En la imagen se observa la configuración orbital para el átomo de carbono en estado basal. 1s 2 2s 2 2p x 1 2p y 1 2p z 2p 2 z y x p x z y x p y z y x p z z y x z x y orbital p z orbital p y orbital p x Orbital s Orbital p orbitales 2p orbital 2s orbital 1s