Si tuviera que resolver el problema del átomo similar al hidrógeno no relativista (un solo electrón que orbita un núcleo positivo), descubriría que los niveles de energía dependen únicamente del número cuántico principal como
[matemáticas] E_n = \ dfrac {E_0} {n ^ 2}. [/ matemáticas]
Específicamente, también puede estar seguro de que el quinto nivel de energía siempre es más alto en energía que el cuarto.
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Pero esto solo se aplica a átomos de un solo electrón (o más bien a un “átomo” singular). Todos los átomos que contienen más de un electrón son más complicados: los electrones interactúan de manera no trivial entre sí. No solo por su naturaleza cuántica y carga eléctrica, sino también gracias a los efectos de giro y relativistas. ¡Ocurre que para algunos átomos los niveles de energía con un número cuántico principal más bajo [matemática] n [/ matemática] pueden ser más altos en energía!
Mirando el molibdeno vemos la configuración [matemática] [\ text {Kr}] \ 5 [/ matemática] [matemática] s ^ 1 \ 4d ^ 5 [/ matemática]. Por convención, los orbitales ocupados se enumeran en orden ascendente con respecto a su energía, lo que significa que incluso si el orbital [matemático] 5s [/ matemático] está ocupado individualmente, [matemático] 5 [/ matemático] otros electrones de valencia ocupan el [matemático ] 4d [/ math] nivel. Cuál es más alto en energía que el nivel [matemático] 5s [/ matemático].
¿Por qué cinco electrones estarían en un nivel de energía más alto si uno de ellos pudiera saltar a la capa de energía [matemática] 5s [/ matemática] más baja? Porque, como resultado, una configuración en la que una capa está exactamente llena hasta la mitad es energéticamente más favorable que tener más o menos electrones. Si uno de los electrones [matemáticos] 4d [/ matemáticos] saltara al nivel [matemático] 5s [/ matemático], los dos electrones allí interactuarían y causarían un aumento de la energía del nivel, causando que la energía total (contra-intuitivamente) aumento.
tl; dr: los niveles de energía en los átomos de múltiples electrones no solo dependen del número cuántico principal, sino también de otros números cuánticos. La física complicada conduce a algunos niveles con un número cuántico principal más bajo para tener energías más altas, que es lo que ves: el caparazón [matemático] 4d [/ matemático] tiene una energía más alta que el caparazón [matemático] 5s [/ matemático] en El caso del molibdeno.
