Los orbitales son las regiones del espacio en las que es más probable encontrar electrones.
Cada orbital se denota con un número y una letra.
El número denota el nivel de energía del electrón en el orbital. Así 1 se refiere al nivel de energía más cercano al núcleo; 2 se refiere al siguiente nivel de energía más allá, y así sucesivamente.
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La letra se refiere a la forma del orbital. Las letras van en el orden s, p, d, f, g, h, i, j, etc. Las letras s, p, d, yf fueron asignadas por razones históricas que no necesitan preocuparnos. Todo lo que tenemos que hacer es recordar las formas que corresponden a cada letra.
Como un electrón teóricamente puede ocupar todo el espacio, es imposible dibujar un orbital. Todo lo que podemos hacer es dibujar una forma que incluya el electrón la mayor parte del tiempo, digamos el 95% del tiempo. Llamamos a esta forma el contorno del 95%.
s ORBITALES
Un orbital s es esféricamente simétrico alrededor del núcleo del átomo, como una bola hueca hecha de material bastante esponjoso con el núcleo en su centro. A medida que aumentan los niveles de energía, los electrones se ubican más lejos del núcleo, por lo que los orbitales se hacen más grandes. El orden de tamaño es 1s <2s <3s <…, como se muestra a continuación.
Ahora, veamos una sección transversal de estos orbitales.
Si observa detenidamente, notará que un orbital 1s tiene muy poca densidad de electrones cerca del núcleo, pero se acumula al máximo a medida que se aleja del núcleo y luego disminuye más allá del contorno. Es como una pelota de tenis hueca.
Un orbital 2s es similar a un orbital 1s, pero tiene una esfera de densidad de electrones dentro de la esfera exterior, como una pelota de tenis dentro de otra. Hay una superficie entre las dos bolas donde hay una probabilidad cero de encontrar un electrón. Llamamos a esta superficie un nodo o una superficie nodal.
Un orbital 3s es aún más grande y tiene tres nodos.
p ORBITALES
No todos los electrones habitan en los orbitales. En el primer nivel de energía, el único orbital disponible para los electrones es el orbital 1s. Sin embargo, en el segundo nivel, también hay orbitales llamados orbitales 2p además del orbital 2s.
A diferencia de un orbital s, ap orbital apunta en una dirección particular. El que se muestra a continuación apunta hacia arriba y hacia abajo de la página.
En cualquier nivel de energía, tenemos tres orbitales p absolutamente equivalentes que se señalan mutuamente en ángulo recto entre sí. Estos son arbitrariamente dados los símbolos px, py y pz. Esto es simplemente por conveniencia, porque lo que podría pensar como la dirección x, y o z cambia constantemente a medida que el átomo cae en el espacio.
Los orbitales p en el segundo nivel de energía se llaman 2px, 2py y 2pz. Hay orbitales similares en los niveles posteriores: 3px, 3py, 3pz, 4px, 4py, 4pz y así sucesivamente.
Todos los niveles, excepto el primero, tienen orbitales p.
d ORBITALES
Además de los orbitales s y p, hay otros dos conjuntos de orbitales que están disponibles para que los electrones habiten a niveles de energía más altos. En el tercer nivel, hay un conjunto de cinco orbitales d (con formas y nombres complicados), así como los orbitales 3s y 3p (3px, 3py, 3pz). En el tercer nivel hay un total de nueve orbitales en total.
Los cinco orbitales 3d se llaman
3dxy
3dxz
3dyz
3dx² – y²
3dz²
Para dar sentido a los nombres, debemos verlos en dos grupos. El primer grupo contiene los orbitales 3dxy, 3dxz y 3dyz. Los nombres te dicen que estos orbitales se encuentran en el plano xy, el plano xz y el plano yz, respectivamente. Cada orbital tiene cuatro lóbulos, y cada uno de los lóbulos apunta entre dos de los ejes, no a lo largo de ellos.
El segundo grupo contiene los orbitales 3dx² – y² y 3dz². Sus lóbulos apuntan a lo largo de varios ejes.
El orbital 3dx² – y² se ve exactamente como el primer grupo, excepto que los lóbulos apuntan a lo largo de los ejes xey, no entre ellos.
El 3dz² parece un orbital ap usando una dona alrededor de su cintura.
f ORBITALES
En el cuarto y más alto nivel, hay siete orbitales f además de los orbitales 4s, 4p y 4d.
Contando los orbitales 4s, 4p y 4d, esto hace un total de 16 orbitales en el cuarto nivel. Tienen formas aún más complicadas. Los orbitales s, p, d y f también están disponibles en todos los niveles de energía más altos. Afortunadamente, probablemente no tendrá que memorizar las formas de los orbitales f. Solo recuerda que hay siete orbitales f en cada nivel desde el nivel 4 en adelante.
