¿Cómo cambiaría la química si hubiera cuatro dimensiones espaciales? ¿Cómo serían los orbitales de electrones? Estoy específicamente interesado en el carbono.

Las formas básicas de los orbitales de electrones están determinadas por los armónicos esféricos. Si tiene inclinación matemática, el artículo de wikipedia sobre armónicos esféricos incluye una sección sobre dimensiones superiores.

Intuitivamente, sin embargo, puedes ver que los orbitales en sí mismos no se verían muy diferentes. Simplemente tendrían lóbulos que se extienden a la cuarta dimensión, así como a las otras tres.

El mayor cambio es que, en lugar de tener solo 6 electrones en los orbitales “p”, ahora habría 8, ya que hay más simetrías en el sistema. En consecuencia, habría muchos más orbitales disponibles en los estados “d”, “f”, etc. Los estados “s” de menor energía permanecerían sin cambios, con dos orbitales llenos, ¡aunque ahora serían esferas de cuatro dimensiones!

Esto cambiaría drásticamente las cualidades químicas del carbono. En cuatro dimensiones, una capa de valencia completa tendría 10 electrones (orbitales s + p) en lugar de los 8 electrones a los que estamos acostumbrados. Lo que hace que el carbono sea especial en la tabla periódica es que con 4 electrones de valencia está igualmente cerca de una capa de valencia completa (8) y una capa de valencia vacía (0). En cuatro dimensiones, el carbono ya no tiene esta calidad ya que una capa de valencia completa es de 10 electrones.

¡La química en cuatro dimensiones es muy diferente!

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