Orbitales Atómicos

Poco tiempo después de que Shrödinger hizo su propuesta en 1926, los seguidores de la mecánica cuántica eludieron dar una interpretación física precisa a la función de onda del electrón. Fue Max Born, unos cuantos meses después, quien indicó que podría darse un significado físico preciso al cuadrado de y . Si y2 es grande en una unidad de volumen del espacio, la probabilidad de encontrar un electrón en ese volumen es grande; se dice que la densidad de probabilidad es grande. A la inversa, si para otro volumen unitario de espacio es pequeña, la probabilidad de encontrar al electrón ahí es baja. Las gráficas de y2 en tres dimensiones generan las formas conocidas de los orbitales atómicos s, p, d y f.

Los orbitales s y p son, con mucho, los más importantes en la formación de las moléculas orgánicas, y nuestro estudio se limitará únicamente a éstos.

Un orbital es una región del espacio en donde la probabilidad de encontrar a un electrón es alta. Las formas de los orbitales s y p se muestran en las figuras siguientes. Existe una probabilidad finita, pero muy pequeña, de encontrar un electrón a mayores distancias del núcleo. Los volúmenes que se utilizan para ilustrar a un orbital, son aquellos que contendrán al electrón 90 a 95% del tiempo.

Ambos orbitales 1s y 2s son esferas (lo mismo que todos los orbitales s superiores). El signo de la función de onda, y1s, es positivo (+) en todo el orbital 1s. El orbital 2s contiene una superficie nodal, es decir, un área en donde y=0. En la posición interna del orbital 2s, y2s es negativa.

Los orbitales 2p tienen la forma de dos esferas que casi se tocan. El signo de fase de la función de onda, y2p ,es positiva en un lóbulo (o esfera) y negativa en el otro. El signo de fase se puede indicar con los símbolos + y -, pero para evitar confusiones con las cargas eléctricas, se prefiere usar dos colores o dos tonalidades, tal como se ha hecho. Un plano nodal separa a los dos lóbulos de un orbital p y los tres orbitales p se distribuyen en el espacio de manera que sus ejes se encuentran mutuamente perpendiculares.

No debe asociarse el signo de la función de onda con nada que tenga relación con carga eléctrica. Como se dijo antes, los signos (+) y (-) asociados con y son simplemente, los signos aritméticos de la función de onda en esa región del espacio. Estos signos no implican una menor o mayor probabilidad de encontrar un electrón en cualquiera de ellos. La probabilidad de encontrar un electrón es y2 y y2 siempre es positiva. (Al elevar al cuadrado un número negativo siempre se hace positivo). Por lo tanto, la probabilidad de encontrar al electrón en el lóbulo con signo (-) de un orbital p es la misma que la de que aparezca en el lóbulo (+). El significado de los signos (+) y (-) se hará más claro posteriormente cuando se observe cómo

...