El término “orbital atómico” tiene su origen en una analogía con las órbitas planetarias, pero es una terminología engañosa. El desglose de esta analogía, es decir, la incapacidad de la física clásica para describir el movimiento del electrón alrededor del núcleo en analogía con las órbitas planetarias, es parte de la crisis que culminó en la teoría cuántica.
Aquí está la analogía: tanto el sistema solar como el átomo son sistemas con un objeto central sobre el cual se mueven objetos relativamente más pequeños bajo la influencia de una atractiva ley del cuadrado inverso. Pero la aplicación directa de la física clásica al átomo no proporcionó resultados autoconsistentes ni resultados que reprodujeran propiedades básicas de los átomos (como el hecho de que son estables). En el modelo de Bohr, y sus extensiones por Arnold Sommerfeld, los electrones fueron vistos como órbitas siguientes, pero con ciertas condiciones cuánticas impuestas sobre ellos. Este modelo explicaba algunas de las propiedades de los átomos, como las líneas de emisión espectral, pero no era una teoría completa y autoconsistente. Con el advenimiento de la mecánica cuántica, las trayectorias electrónicas se abandonaron por completo, pero el término “orbital” permaneció.
El término “orbital” en la teoría cuántica del átomo no corresponde a una trayectoria o trayectoria definida, como lo hace en la mecánica orbital del sistema solar. Un orbital atómico es una función de valor complejo cuyo cuadrado es una distribución de probabilidad de la posición probable del electrón. Aquí hay imágenes de algunos orbitales atómicos de hidrógeno:
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