Orbital atómico

En todos los casos el orbital atómico espacial queda definido por tres números cuánticos, que aparecen naturalmente en la solución general de la ecuación de Schrödinger atómicaEsos tres números cuánticos hacen referencia a la energía total del electrón (, número cuántico principal), al módulo del momento angular orbital, número cuántico magnético) sobre el eje z del sistema de referencia externo (laboratorio).Como toda función de onda en mecánica cuántica, el orbital atómicocontiene toda la información disponible sobre el comportamiento espacial de un electrón dentro del átomo, en el estado definido por los tres números cuánticos[3]​ Cada orbital con diferentes valores de n presenta una energía específica para el estado del electrón en los átomos hidrogenoides.En coordenadas cartesianas dicha densidad de probabilidad se denota comoAl suponer en los átomos simetría esférica, se suele trabajar alternativamente con la función de ondaEs decir, son los estados estacionarios físicos representados como función de la posición espacial, que se obtienen resolviendo la ecuación de Schrödinger independiente del tiempo para el átomoLas mismas no representan la posición concreta de un electrón en el espacio atómico, que no puede conocerse con exactitud dada su naturaleza mecano-cuántica, sino que a partir de ellas se define una región del espacio en torno al núcleo atómico en la que la probabilidad de encontrar al electrón es elevada.solución de la ES están determinadas por los valores que pueden asumir los tres números cuánticosla notación de los orbitales atómicos (procedente de la espectroscopia atómica) es la siguiente: y surge en relación con las líneas del espectro de un elemento atómico (en inglés, s por sharp, p por principal, d por diffuse y f por fundamental) hasta= 3 y luego sigue asignando el tipo de orbital por orden alfabético (g, h, etc.).) define la orientación del orbital atómico frente a un campo magnético externo.del momento angular total sobre el eje z del campo externo, se verifica: Posteriormente se definió la necesidad de incluir ad hoc un cuarto número cuánticoy define la existencia de 2 estados electrónicos diferentes a través del número cuánticoUn orbital atómico se puede descomponer en una parte radial y otra angular, empleando como sistema de coordenadas esféricas como sigue: dondepoli-electrónico correspondiente, impide resolver en forma exacta analítica la Ecuación de Schrödinger atómica.Estas construcciones matemáticas no son adecuadas, por su origen mono-electrónico, para tener en cuenta la correlación instantánea entre electrones (y así, cuando se usa una aproximación orbital en sistemas de más de un electrón, se introduce el error de correlación electrónica) ni la antisimetría que debe tener la función que describe al conjunto de los electrones ante el intercambio entre ellos, exigida por la estadística de Fermi (tener en cuenta que los electrones son fermiones).También, más allá de su sentido estricto, los químicos se refieren a ellos como entes físicos más que como construcciones matemáticas, con expresiones como «en un orbital caben dos electrones».Por simplicidad, en algunas imágenes solo se representa su componente angular, obviando evidenciar el comportamiento radial que puede presentar nodos (puntos o planos donde el OA se anula y la densidad electrónica también, que es una función siempre positiva, asociada como se mencionó al módulo cuadrado de la función OA).Los orbitales "s" tienen simetría esférica alrededor del núcleo atómico.En la figura siguiente se muestran distintas formas alternativas para representar la nube electrónica asociada a un orbital s: en la primera, la probabilidad de encontrar al electrón (representada por la densidad de puntos) disminuye a medida que nos alejamos del centro; en la segunda, se representa el volumen esférico en que el electrón pasa la mayor parte del tiempo y por último se observa el electrón.En función de los valores que puede tomar el tercer número cuántico ml (-1, 0 y 1) se obtienen los tres orbitales p simétricos respecto a los ejes X, Z e y. Análogamente al caso anterior, los orbitales p presentan n-2 nodos radiales en la densidad electrónica, de modo que al incrementarse el valor del número cuántico principal la probabilidad de encontrar el electrón se aleja del núcleo atómico.El orbital "p" representa también la energía que posee un electrón y se incrementa a medida que se aleja entre la distancia del núcleo y el orbital.[5]​ Así, un elemento en la columna etiquetada como g1 podría tener exactamente un electrón g de capa de valencia (como sugiere el nombre), pero también es posible que tenga más o ninguno.La tabla siguiente muestra todas las configuraciones orbitales para el hidrógeno, como funciones de onda, desde el 1s al 8s.Los átomos polielectrónicos irían alojando sus electrones en dichos grupos de orbitales.