¿Nos ayuda a calificar esta publicación? Cuando hablamos de los orbitales atómicos nos referimos al lugar, por decirlo de algún modo, en donde existe una amplia probabilidad en encontrar al menos un electrón.

Digamos que esa es la definición más simple a este concepto o principio de la química que estamos abordando. Sin embargo, el contexto del orbital atómico nos habla de muchas más cosas interesantes que nos permite comprender de forma más clara los conceptos que ya hemos tratado anteriormente, como son:

Números cuánticos

La configuración electrónica.

De modo que si estas interesado en aprender un poco más continua leyendo si con lo que te hemos dicho ya tienes suficiente te invitamos a leer otra de nuestras publicaciones.

¿Que son los orbitales atómicos?

Como ya hemos dicho, los orbitales atómicos es el lugar en donde tenemos una mayor probabilidad de encontrar al menos un electrón, esta definición parte de la ecuación planteada por Erwin Schrödinger.

Se dice que cada electrón ocupa un orbital atómico que se define por una serie de números cuánticos $s,\, n,\, m_{l},\, m_{s}$. En cualquier átomo cada orbital puede contener dos electrones. Es posible, que gracias la función de los orbitales el aspecto que podamos tener los átomos sea la de una nube difusa.

Algo con lo que seguramente ya estamos familiarizados ya que de esa forma es como lo han representado comúnmente. Algo como la imagen de la derecha, la misma que te atrajo a nuestra publicación.

Descripción general de un orbital atómico

Cada orbital de un átomo puede definirse como una capa de ese mismo átomo por lo que podemos hablar de una capa principal la cual podemos relacionar con un numero cuántico $n$, en este caso.

El numero cuántico asociado a la capa principal del orbital atómico es $n$, recordemos que en la pasada publicación mencionamos la ecuación de Schrödinger en donde justificábamos esto.

El numero cuántico asociado a la capa principal de cada átomo toma valores enteros, es decir, $n\, =\, 1,2,3,4,…$.

Niveles de energía electrónicos

En la medida en que la capa se encuentra mucho más cerca del núcleo menor será su número cuántico principal, en otras palabras, el numero cuántico principal $n\, =\,1$ se encuentra mucho más cerca del núcleo del átomo que el numero cuántico principal siguiente por ejemplo $n\, =\, 2$

Cuanto más elevado sea el numero cuántico principal mayor será la distancia a la que se encuentra el electrón ubicado en ese orbital del núcleo del átomo. Dicho de otra forma.

Las capas siguientes a la capa $n\, =\, 1$, por ejemplo la capa $n\, =\, 2$ se encuentra mucho más alejada del núcleo que la capa $n\, =\, 1$ así mismo como la capa $n\, =\, 3$ se encuentra mucho más distante de la capa $n\, =\, 1$ y $n\, =\, 2$ respectivamente. Conforme se van alejando las capas del núcleo mayor será su número cuántico $n$

Capacidad electrónica de cada capa

Cada capa electrónica tiene una capacidad máxima para alojar electrones en sus orbitales y esta viene expresado por una simple regla matemática $2n^{2}$.

Veamos, para cada capa apliquemos esta regla.

• $n\, =\, 1 \Rightarrow \, 2n^{2}\, =\, 2$
• $n\, =\, 2 \Rightarrow \, 2n^{2}\, =\, 8$
• $n\, =\, 3 \Rightarrow \, 2n^{2}\, =\, 18$
• $n\, =\, 4 \Rightarrow \, 2n^{2}\, =\, 32$
• $n\, =\, 5 \Rightarrow \, 2n^{2}\, =\, 50$

Subcapas o subniveles de energía

Como lo vimos en la publicación pasada sobre los números cuánticos, cada capa principal o nivel de energía principal puede tener asociada una subcapa o subnivel de energía que puede designarse con un numero cuántico.

En el nivel $n\, =\, 1$ existe un solo subnivel de energía $l\, =\, 0;1s$

En el nivel $n\, =\, 2$ existen $2$ subniveles de energía $l\, =\, 0;1,2s,2p$

En el nivel $n\, =\, 3$ existen $3$ subniveles de energía $l\, =\, 0;1,2,3s,3p,3d$

En el nivel $n\, =\, 4$ existen $4$ subniveles de energía $l\, =\, 0;1,2,3,4s,4p,4d,4f$

El número de valores posibles de $m$ para cada valor de $l$ determina el número de orbitales en cada subnivel o cada subcapa. De manera general los orbitales pueden identificarse con el mismo nombre de la subcapa o subnivel al cual pertenecen.

Esto puede apreciarse mejor en la tabla que tenemos expuesta en la publicación del tema de los números cuánticos, por lo que consideramos que es mejor recordarla.

Formas de los orbitales y tipos de orbitales atómicos

Orbitales $s$

Como podemos notar, el orbital $s\left ( l=0 \right )$ es esférico y tiene una orientación única $\left ( m=0 \right )$. Está fijando junto al núcleo, centrado en él.

Mientras que los orbitales $2s$ y $3s$ tienen un aspecto similar al $1s$ pero con un tamaño mayor al $1s$.

 

 

Orbitales $p$

En los orbitales $p$ podemos notar que se componen de dos lóbulos unidos entre sí por sus vértices y orientados de forma perpendicular al eje que los contiene.

Cada una de las subcapas consta de tres orbitales atómicos $p$ que corresponden a los tres valores permitidos de $m_{l}(-1,0,+1)$ cuando $l=1$.

 

 

Orbitales $d$

 

Podemos notar que los lóbulos de los orbitales $d_{x2-y2}$ y d_{z2$} se ubican a lo largo de los ejes, mientras que los otros están entre las diagonales de los ejes.

A partir de la tercera capa, cada orbital tiene una tercera subcapa $(l=2)$ que se compone de cinco orbitales atómicos $d( m_{l}=-2,-1,0,+1,+2)$

 

Orbitales $f$

En la cuarta capa y en las capas más grandes también tenemos otras cuatro subcapas que tienen siete orbitales atómicos.

$f(l=3, m_{l}=-3,-2,-1,0,+1,+2,+3)$

Generalidades acerca del tamaño de los orbitales

1. En cualquier átomo, todos los orbitales del mismo número cuántico principal $n$ son de tamaño semejante.
2. En un átomo, los valores grandes de $n$ corresponden a orbitales de mayor tamaño.
3. Cada orbital con un valor dado de $n$ se vuelve más pequeño conforme aumenta la carga nuclear.

Numero cuántico $m_{s}$

El numero cuántico $m_{s}$ como ya lo hemos comentado, solo tiene la posibilidad de tener dos valores posibles $-\frac{1}{2}$ y $+\frac{1}{2}$.

Cada orbital atómico tiene la posibilidad de alojar dos electrones con carga negativa los cuales se comportan como si estuvieran girando alrededor de un eje que pasa por el centro creando el efecto de un imán y al mismo tiempo un pequeño campo magnético y además estos pueden interactuar entre sí.

Dos electrones con valores opuestos de $m_{s}$ ocupando un mismo orbital se encuentran con espines apareados en caso contrario estarían desapareados, es decir con valores de $m_{s}$ iguales.

Puedes visualizar mejor esto que decimos en la publicación que hemos hecho junto con la notación orbital o diagramas de orbitales de cada uno de los elementos. Haz clic en el enlace azul que te llevara directo al artículo dentro de nuestra página.

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