Primero, los orbitales son nuestra forma de describir lo que está sucediendo, no es algo fundamental. Los orbitales son simplemente una aproximación útil, pero se podría imaginar que algunas especies alienígenas de mecánica cuántica no usarían el concepto de orbitales.
Con ese preludio, los orbitales son un concepto útil y una aproximación que resulta de la simetría esférica del potencial de Coulomb. El potencial de Coulomb es de la forma
[matemáticas] V (r) \ sim \ frac {q_1 q_2} {r} [/ matemáticas]
y lo que hay que notar es que esto solo depende de la distancia entre las dos cargas y no de la orientación de las dos. En otras palabras, hay una capa esférica alrededor de la carga donde la energía potencial eléctrica es la misma.
Lo que eso significa es que el momento angular es un número cuántico “bueno”, lo que significa que cada estado del potencial de Coulomb tendrá un momento angular bien definido. Esto implica inmediatamente que cada estado que tiene un momento angular l, tiene estados (2l + 1): cuando pliegas en los 2 estados de giro del electrón, duplicas este número. Estos son los orbitales.
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Hay efectos de segundo orden que provocan que los orbitales se llenen, lo que aumenta la utilidad conceptual del concepto de orbitales. Todo esto es un poco fortuito, porque el electrón-elecrón podría arruinar gran parte de esta imagen completa de los orbitales como una “cosa”.
