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Orbital atómico Un orbital atómico es la región del espacio definido por una determinada solución particular, espacial e independiente del tiempo, a la ecuación de Schrödinger para el caso de un electrón sometido a un potencial coulombiano. La elección de tres números cuánticos en la solución general señalan unívocamente a un estado monoelectrónico posible. Estos tres números cuánticos hacen referencia a la energía total del electrón, el momento angular orbital y la proyección del mismo sobre el eje z del sistema del laboratorio y se denotan por Un orbital también puede representar la posición independiente del tiempo de un electrón en una molécula, en cuyo caso se denomina orbital molecular. La combinación de todos los orbitales atómicos dan lugar a la corteza electrónica, representada por el modelo de capas, el cual se ajusta a cada elemento químico según la configuración electrónica correspondiente. Introducción Fundamentos físicos La función de ondas Los números cuánticos Más allá del átomo de hidrógeno Formas de los orbitales Orbital "s" Orbitales "p" Orbitales "d" Orbitales "f" Tabla de orbitales Véase también Referencias Enlaces externos El orbital es la descripción ondulatoria del tamaño, forma y orientación de una región del espacio disponible para un electrón.1 Cada orbital con diferentes valores de n presenta una energía específica para el estado del electrón. La posición (la probabilidad de la amplitud) de encontrar un electrón en un punto determinado del espacio se define mediante sus coordenadas en el espacio. En coordenadas cartesianas dicha probabilidad se denota como , donde no se puede medir directamente. Al suponer en los átomos simetría esférica, se suele trabajar con la función de onda en términos de coordenadas esféricas, . En el modelo atómico surgido tras la aplicación de la mecánica cuántica a la descripción de los electrones en los átomos (modelo posterior al modelo atómico de Bohr),2 se denomina orbital atómico a cada una de las funciones de onda monoelectrónicas que describen los estados estacionarios y espaciales de los átomos hidrogenoides. Es decir, son los estados físicos estacionarios en representación de posición, , que se obtienen resolviendo la ecuación de Schrödinger independiente del tiempo , es decir, las funciones propias del operador hamiltoniano, ). No representan la posición concreta de un electrón en el espacio, que no puede conocerse dada su naturaleza mecanocuántica, sino que representan una región del espacio en torno al núcleo atómico en la que la probabilidad de encontrar al electrón es elevada (por lo que en ocasiones al orbital se le llama región espacio-energética de manifestación probabilística electrónica o REEMPE). En el caso del átomo de hidrógeno, se puede resolver la ecuación de Schrödinger de forma exacta, encontrando que las funciones de onda están determinadas por los valores de tres números cuánticos n, l, ml, es decir, dicha ecuación impone una serie de restricciones en el conjunto de soluciones que se identifican con una serie de números cuánticos. Estas condiciones surgen a través de las relaciones existentes entre estos números; no todos los valores son posibles físicamente. El valor del número cuántico n (número cuántico principal, toma valores 1,2,3...) define el tamaño del orbital. Cuanto mayor sea, mayor será el volumen. También es el que tiene mayor influencia en la energía del orbital. El valor del número cuántico l (número cuántico del momento angular) indica la forma del orbital y el momento angular. El momento angular viene dado por: Orbitales atómicos y moleculares. El esquema de la izquierda es la regla de Madelung siguiendo el Principio de Aufbau para determinar la secuencia energética de orbitales. El resultado es la secuencia inferior de la imagen. Hay que tener en cuenta que los orbitales son función de tres variables, la distancia al núcleo, r y dos ángulos. Las imágenes sólo representan la componente angular del orbital, además de que son fragmentos asistidos. Índice Introducción Fundamentos físicos La función de ondas Los números cuánticos https://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_en_derivadas_parciales https://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Schr%C3%B6dinger https://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3n https://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_coulombiano https://es.wikipedia.org/wiki/Momento_angular#Momento_angular_en_mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica https://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula https://es.wikipedia.org/wiki/Orbital_molecular https://es.wikipedia.org/wiki/Corteza_electr%C3%B3nica https://es.wikipedia.org/wiki/Capa_electr%C3%B3nica https://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico https://es.wikipedia.org/wiki/Configuraci%C3%B3n_electr%C3%B3nica https://es.wikipedia.org/wiki/Onda https://es.wikipedia.org/wiki/Espacio_(f%C3%ADsica) https://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3n https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa https://es.wikipedia.org/wiki/Probabilidad https://es.wikipedia.org/wiki/Amplitud_(f%C3%ADsica) https://es.wikipedia.org/wiki/Punto_(geometr%C3%ADa) https://es.wikipedia.org/wiki/Coordenada https://es.wikipedia.org/wiki/Coordenadas_cartesianas https://es.wikipedia.org/wiki/Simetr%C3%ADa_esf%C3%A9rica https://es.wikipedia.org/wiki/Coordenadas_esf%C3%A9ricas https://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica https://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B3mico_de_Bohr https://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3n https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo_hidrogenoide https://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Schr%C3%B6dinger https://es.wikipedia.org/wiki/Vector_propio_y_valor_propio https://es.wikipedia.org/wiki/Hamiltoniano_(mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica) https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo https://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Schr%C3%B6dinger https://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_cu%C3%A1ntico https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa https://es.wikipedia.org/wiki/Momento_angular https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Electron_orbitals.svg https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Erwin_Madelung&action=edit&redlink=1 https://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Aufbau La notación (procedente de la espectroscopia) es la siguiente: Para l = 0, orbitales s Para l = 1, orbitales p Para l = 2, orbitales d Para l = 3, orbitales f Para l = 4, orbitales g; siguiéndose ya el orden alfabético. El nombre que se asigna a las distintas clases de orbitales se debe a su relación con las líneas del espectro de un elemento (en inglés s sharp, p principal, d diffuse y f fundamental y el resto de los nombres, a partir de aquí, siguen el orden alfabético g, h ). El valor de ml (número cuántico magnético) define la orientación espacial del orbital frente a un campo magnético externo. Para la proyección del momento angular frente al campo externo, se verifica: Posteriormente se tuvo la necesidad de incluir ad hoc el espín del electrón, el cual viene descrito por otros dos números cuánticos s y ms. En la mecánica cuántica relativista el espín surge de forma espontánea y no hace falta introducirlo a mano. El valor de s (número cuántico de espín) para el electrón es 1/2, mientras que ms puede tomar los valores +1/2 ó -1/2 (cuando no se tiene en cuenta el espín se dice que el orbital es un orbital espacial mientras que si se considera el espín, se denomina espín orbital). La función de onda se puede descomponer, empleando como sistema de coordenadas las coordenadas esféricas, de la siguiente forma: donde representa la parte del orbital que depende de la distancia del electrón al núcleo y es la parte que depende de los ángulos (geometría sobre una esfera unidad) del orbital y son los armónicos esféricos: Para la representación gráfica del orbital se emplea la función cuadrado, y , ya que ésta es proporcional a la densidad de carga y por tanto a la densidad de probabilidad, es decir, el volumen que encierra la mayor parte de la probabilidad de encontrar al electrón o, si se prefiere, el volumen o región del espacio en la que el electrón pasa la mayorparte del tiempo. En sentido estricto, los orbitales son construcciones matemáticas que tratan de describir, de forma coherente con la mecánica cuántica, los estados estacionarios de un electrón en un campo eléctrico de simetría central. (Dado que el núcleo no está descrito de forma explícita, ni siquiera describen de forma completa al átomo de hidrógeno). Estas construcciones matemáticas no están preparadas, por su origen monoelectrónico, para tener en cuenta ni la correlación entre electrones ni la antisimetría exigida por la estadística de Fermi (los electrones son fermiones). Sin embargo, saliéndose de su sentido estricto, han demostrado ser de enorme utilidad para los químicos, de forma que se utilizan no solo para sistemas polielectrónicos, sino también para sistemas polinucleares (como las moléculas). También, más allá de su sentido estricto, los químicos se refieren a ellos como entes físicos más que como construcciones matemáticas, con expresiones como «en un orbital caben dos electrones».[cita requerida] Por simplicidad, se recogen las formas de la parte angular de los orbitales, obviando los nodos radiales, que siempre tienen forma esférica. El orbital s tiene simetría esférica alrededor del núcleo atómico. En la figura siguiente se muestran dos formas alternativas para representar la nube electrónica de un orbital s: en la primera, la probabilidad de encontrar al electrón (representada por la densidad de puntos) disminuye a medida que nos alejamos del centro; en la segunda, se representa el volumen esférico en que el electrón pasa la mayor parte del tiempo y por último se observa el electrón. Más allá del átomo de hidrógeno Formas de los orbitales Orbital "s" Orbitales "p" https://es.wikipedia.org/wiki/Espectroscopia https://es.wikipedia.org/wiki/Espectroscopia https://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico https://es.wikipedia.org/wiki/Ad_hoc https://es.wikipedia.org/wiki/Esp%C3%ADn https://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica_relativista https://es.wikipedia.org/wiki/Esp%C3%ADn https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Orbital_espacial&action=edit&redlink=1 https://es.wikipedia.org/wiki/Esp%C3%ADn_orbital https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_coordenadas https://es.wikipedia.org/wiki/Coordenadas_esf%C3%A9ricas https://es.wikipedia.org/wiki/Arm%C3%B3nicos_esf%C3%A9ricos https://es.wikipedia.org/wiki/Probabilidad https://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica https://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno https://es.wikipedia.org/wiki/Correlaci%C3%B3n_electr%C3%B3nica https://es.wikipedia.org/wiki/Estad%C3%ADstica_de_Fermi https://es.wikipedia.org/wiki/Fermi%C3%B3n https://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Verificabilidad https://es.wikipedia.org/wiki/Esfera https://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_at%C3%B3mico https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Es-Orbital_s.png La forma geométrica de los orbitales p es la de dos esferas achatadas hacia el punto de contacto (el núcleo atómico) y orientadas según los ejes de coordenadas. En función de los valores que puede tomar el tercer número cuántico ml (-1, 0 y 1) se obtienen los tres orbitales p simétricos respecto a los ejes X, Z e y. Análogamente al caso anterior, los orbitales p presentan n-2 nodos radiales en la densidad electrónica, de modo que al incrementarse el valor del número cuántico principal la probabilidad de encontrar el electrón se aleja del núcleo atómico. El orbital "p" representa también la energía que posee un electrón y se incrementa a medida que se aleja entre la distancia del núcleo y el orbital. Los orbitales d tienen orientaciones más diversas. Cuatro de ellos tienen forma de 4 lóbulos de signos alternados (dos planos nodales, en diferentes orientaciones del espacio), y el último es un doble lóbulo rodeado por un anillo (un doble cono nodal). Siguiendo la misma tendencia, presentan n-3 nodos radiales. Este tiene 5 orbitales y corresponde al número cuántico l (azimutal) Los orbitales f tienen orientaciones aún más exóticas, que se pueden derivar de añadir un plano nodal a las formas de los orbitales d. Presentan n-4 nodos radiales. La tabla siguiente muestra todas las configuraciones orbitales para el hidrógeno, como funciones de onda, desde el 1s al 7s. Los átomos polielectrónicos irían alojando sus electrones en dichos grupos de orbitales. Orbitales "d" Orbitales "f" Tabla de orbitales https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Es-Orbitales_p.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Orbitales_d.jpg https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:F_orbitals.png s (l=0) p (l=1) d (l=2) f (l=3) m=0 m=0 m=±1 m=0 m=±1 m=±2 m=0 m=±1 m=±2 m=±3 s pz px py dz2 dxz dyz dxy dx2-y2 fz3 fxz2 fyz2 fxyz fz(x2- y2) fx(x2-3y2) fy(3x2 y2) n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . n=6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . n=7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mecánica cuántica Química cuántica Configuración electrónica Orbital molecular 1. Orchin, Milton; Roger S. Macomber, Allan Pinhas y R. Marshall Wilson (2005). "Atomic Orbital Theory (http://media.wiley.com/product_data/excerpt/81/04716802/047168028 1.pdf)" 2. Bohr, Niels (1913). «On the Constitution of Atoms and Molecules». Philosophical Magazine 26 (1): 476. Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Orbital atómico. Obtenido de «https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Orbital_atómico&oldid=117875496» Esta página se editó por última vez el 31 jul 2019 a las 02:54. El texto está disponible bajo la Licencia Creative Commons Atribución Compartir Igual 3.0; pueden aplicarse cláusulas adicionales. Al usar este sitio, usted acepta nuestros términos de uso y nuestra política de privacidad. Wikipedia® es una marca registrada de la Fundación Wikimedia, Inc., una organización sin ánimo de lucro. Véase también Referencias Enlaces externos https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:S1M0.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:S2M0.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:P2M0.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:P2x.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:P2y.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:S3M0.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:P3M0.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:P3x.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:P3y.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:D3M0.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:D3xz.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:D3yz.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:D3xy.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:D3x2-y2.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:S4M0.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:P4M0.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:P4x.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:P4y.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:D4M0.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:D4xz.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:D4yz2.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:D4xy.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:D4x2-y2.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:F4M0.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:F4xz2.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:F4yz2.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:F4xyz.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:F4z(x2-y2).png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:F4x(x2-3y2).png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:F4y(3x2-y2).png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:S5M0.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:P5M0.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:P5x.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:P5y.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:D5M0.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:D5xz.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:D5yz.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:D5xy.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:D5x2-y2.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:S6M0.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:P6M0.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:P6x.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:P6y.png https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:S7M0.png https://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cu%C3%A1nticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_cu%C3%A1ntica https://es.wikipedia.org/wiki/Configuraci%C3%B3n_electr%C3%B3nica https://es.wikipedia.org/wiki/Orbital_molecular http://media.wiley.com/product_data/excerpt/81/04716802/0471680281.pdf https://es.wikipedia.org/wiki/Wikimedia_Commons https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Orbitals https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Orbital_at%C3%B3mico&oldid=117875496 https://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Texto_de_la_Licencia_Creative_Commons_Atribuci%C3%B3n-CompartirIgual_3.0_Unported https://wikimediafoundation.org/wiki/Terms_of_Use https://wikimediafoundation.org/wiki/Privacy_policy https://www.wikimediafoundation.org/
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