Los orbitales están segregados por la cantidad de momento angular que llevan. Ningún momento angular, ℓ = 0 [matemática] ℓ = 0 [/ matemática], se llaman orbitales s [matemática] s [/ matemática], y son esféricamente simétricos. Los primeros dos ejemplos en su figura son s [matemática] s [/ matemática] -orbitales con n = 1 [matemática] n = 1 [/ matemática] yn = 2 [matemática] n = 2 [/ matemática].
El momento angular explícitamente rompe la simetría esférica, por lo que los orbitales con ℓ ≠ 0 [matemática] ℓ ≠ 0 [/ matemática] no pueden ser esféricamente simétricos. Si define algún eje como su dirección z [matemática] z [/ matemática], la función de onda con m = 0 [matemática] m = 0 [/ matemática] tiene el valor cero en la x [matemática] x [/ matemática] -y [matemáticas] y [/ matemáticas] plano, un signo arriba, el otro signo abajo. La función de onda con m = + 1 [matemática] m = + 1 [/ matemática] tiene su magnitud máxima en un anillo en el plano x [matemática] x [/ matemática] -y [matemática] y [/ matemática], con el la fase de la función de onda aumenta a medida que rodeas el eje z [matemáticas] z [/ matemáticas] en un sentido; la función de onda con m = −1 [matemática] m = −1 [/ matemática] tiene su fase creciente a medida que circunda el eje z [matemática] z [/ matemática] en la otra dirección. Esto corresponde a m = ± 1 [matemática] m = ± 1 [/ matemática] funciones de onda que representan partículas que rodean el eje z [matemático] z [/ matemático], y m = 0 [matemático] m = 0 [/ matemático] funciones de onda que representan partículas con vectores de momento angular que se encuentran en el plano x [matemáticas] x [/ matemáticas] -y [matemáticas] y [/ matemáticas].
De manera algo confusa, la mayor parte de la discusión sobre los orbitales en línea conlleva un sesgo químico bastante pesado, donde la dirección del vector de momento angular no suele ser tan crítica como la distribución espacial de la carga. Resulta que si solo agrega los dos orbitales con m ≠ 0 [matemática] m ≠ 0 [/ matemática] terminará con una distribución de probabilidad similar a m = 0 [matemática] m = 0 [/ matemática] orbital, pero orientado a lo largo del eje x [matemáticas] x [/ matemáticas] en lugar del eje z [matemáticas] z [/ matemáticas]; esto generalmente se llama orbital px [math] px [/ math], en contraste con pz [math] pz [/ math]. Del mismo modo, si agrega los orbitales con una fase relativa de i = −1 −−− √ [matemáticas] i = −1 [/ matemáticas], termina con py [matemáticas] py [/ matemáticas]. Eso es lo que hay en tu figura: px, py, pz [math] px, py, pz [/ math]. Cada uno de ellos tiene ℓ = 1, m = 0 [matemática] ℓ = 1, m = 0 [/ matemática], justo a lo largo de un eje diferente, lo que hace que la interpretación del momento angular sea más confusa.
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Te satisfarás saber que si tengo una partícula con ℓ = 1 [matemática] ℓ = 1 [/ matemática] pero no tengo absolutamente ninguna información sobre la orientación de ese momento angular, entonces mi partícula está en una mezcla igual de px, py, pz [math] px, py, pz [/ math] y su distribución de probabilidad se vuelve esféricamente simétrica.
