Orbitales atómicos
El lugar que ocupan los electrones: orbitales atómicos
Los electrones se sitúan alrededor del núcleo de una forma muy ordenada, como los libros en una biblioteca, en filas y estantes. ¡Ningún libro puede estar ocupando el lugar de otro! ¡Ningún libro puede tener la misma etiqueta identificativa que otro! Lo mismo les sucede a los electrones.
Los electrones se sitúan en capas que se designan con un número. Estas serían como las filas de estantes. Cuanto mayor es el número de una capa, más lejos se encuentra esta del núcleo y más «estantes» (orbitales) tiene. Los orbitales («estantes») se denominan con las letras "s«, »p«, »d« y »f «. En el estante »s« caben dos electrones, en el »p« caben seis, en el »d« diez y en el »f " catorce.
Orbitales de cada capa y número de electrones permitidos en cada uno de ellos.
| Capa | s | p | d | f |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | |||
| 2 | 2 | 6 | ||
| 3 | 2 | 6 | 10 | |
| 4 | 2 | 6 | 10 | 14 |
| 5 | 2 | 6 | 10 | 14 |
| 6 | 2 | 6 | (10) | (14) |
| 7 | 2 | (6) | (10) | (14) |
Aunque las capas 6 y 7 admiten teóricamente orbitales p, d y f, no se han encontrado átomos en la naturaleza que posean electrones en ellos. Por ello se han indicado entre paréntesis.
La etiqueta identificativa de los electrones está compuesta de cuatro números (denominados «cuánticos»): N, L, M y S.
- El N indica la capa en la que se encuentra, de 1 a 7.
- Los electrones de la capa N tienen diferentes números L, desde 0 hasta (N-1).
- Los electrones de la capa N > 1, que tengan números L > 0, tienen números M que van desde +L a -L pasando por 0
- Dos electrones que tienen números N, L y M iguales tienen diferente número S (+½ o -½).
Los números N indican la capa
Los números L señalan el tipo de orbital
Los números M marcan el subtipo de orbital
Los números S corresponden al espín del electrón
Solo hay orbitales "s« de un subtipo, tres subtipos de orbitales »p" (px, py, pz), cinco de tipo "d« y siete de tipo »f ".
(los subtipos d y f se designan de forma complicada que excede el objetivo de este curso).
No pueden existir dos electrones en un átomo que tengan los mismos números cuánticos (principio de exclusión de Pauli).
Vamos a poner como ejemplo los electrones de las tres primeras capas.
¿Cuáles son sus etiquetas?
| N | L | M | S | Orbital en el que se ubica |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0 | 0 | +½ o - ½ | capa1, orbital s (1s) |
| 2 | 0 | 0 | +½ o - ½ | capa 2, orbital s (2s) |
| 2 | 1 | -1 | +½ o - ½ | capa 2, orbital px (2px) |
| 2 | 1 | 0 | +½ o - ½ | capa 2, orbital py (2py) |
| 2 | 1 | 1 | +½ o - ½ | capa 2, orbital pz (2pz) |
| 3 | 0 | 0 | +½ o - ½ | capa 3, orbital s (3s) |
| 3 | 1 | -1 | +½ o - ½ | capa 3, orbital px (3px) |
| 3 | 1 | 0 | +½ o - ½ | capa 3, orbital py (3py) |
| 3 | 1 | 1 | +½ o - ½ | capa 3, orbital pz (3pz) |
| 3 | 2 | -2 | +½ o - ½ | capa 3, orbital d (3dxy) |
| 3 | 2 | -1 | +½ o - ½ | capa 3, orbital d (3dxz) |
| 3 | 2 | 0 | +½ o - ½ | capa 3, orbital d (3dyz) |
| 3 | 2 | 1 | +½ o - ½ | capa 3, orbital d (3dx2-y2) |
| 3 | 2 | 2 | +½ o - ½ | capa 3, orbital d (3dz2) |
En cada orbital atómico (subtipo) solo «caben» dos electrones, cada uno con un número S (espín) diferente.