El orbital 3d tiene más energía que el orbital 4s. ¿Eso significa que el orbital 3d está más alejado del núcleo que el orbital 4s?

Comience por comprender el significado de un “orbital atómico”. No es una disposición espacial, sino una distribución de probabilidad. Es una región donde hay una mayor probabilidad de encontrar un electrón. Ahora, si considera las formas de los 2 orbitales en cuestión, el orbital ‘s’ es esférico mientras que el orbital ‘d’ es una combinación funky de mancuernas y, a veces, una rosquilla en el centro. Además, ninguno de ellos se distingue claramente uno tras otro o más precisamente, uno ‘fuera’ del otro. Visualice todos ellos colocados en el origen de un sistema de 3 ejes y podrá ver claramente la superposición. Cuando piensas en términos de Mecánica clásica o el Modelo de Bohr de un átomo, es natural pensar en la distancia de un electrón desde el núcleo. Pero un enfoque de mecánica cuántica explica mejor el concepto de orbitales. Si realmente mira un diagrama en Internet o un libro de texto de mecánica cuántica de orbitales de hasta 4s y 3d o más, notará que los extremos de las mancuernas orbitales 3d están ligeramente fuera de la envoltura esférica del orbital 4s. Es decir, existe una alta probabilidad de que un electrón en el orbital 3d esté más alejado del núcleo en comparación con un electrón en el orbital 4s en cualquier momento. Sin embargo, puede que no sea así también en algunos casos extremadamente raros en el tiempo. Es importante entender que la distancia desde el núcleo no es el único factor que dicta la energía de un electrón. La posición angular del electrón con respecto al núcleo también es un factor. Aunque esta no es una explicación completa, espero que haya ayudado con alguna idea básica.