4.2: Direcciones de los Orbitales Atómicos
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Las direcciones orbitales atómicas también determinan qué enlaces direccionales formará un átomo.
Cada conjunto de p orbitales tiene tres direcciones distintas o tres números m-cuánticos de momento angular diferentes como se discute en el Apéndice G. Cada conjunto de d orbitales tiene cinco direcciones distintas o números m-cuánticos, etc; s orbitales son unidireccionales en que son esféricamente simétricos, y tienen solo m = 0. Nótese que la degeneración de un orbital (2l+1), que es el número de distintas orientaciones espaciales o el número de valores m, crece con el número cuántico de momento angular l de la órbita sin límite.
Es debido a la degeneración energética dentro de un conjunto de orbitales, que estos orbitales direccionales distintos (por ejemplo, x, y, z para orbitales p) pueden combinarse para dar nuevos orbitales que ya no poseen direcciones espaciales específicas pero que tienen características de momento angular especificadas. El acto de combinar estos orbitales degenerados no cambia sus energías. Por ejemplo, las\(\frac{1}{\sqrt{2}}(p_x - ip_y)\) combinaciones\(\frac{1}{\sqrt{2}}(p_x + ip_y)\) y ya no apuntan a lo largo de los ejes x e y, sino que corresponden a momentos angulares específicos\((+1\hbar \text{ and } -1\hbar)\) alrededor del eje z. El hecho de que son funciones propias de momento angular se puede ver al señalar que los orbitales x e y contienen\(\phi\) dependencias de cos (\(\phi\)) y sin (\(\phi\)), respectivamente. Así, las combinaciones anteriores contienen\(e^{i\phi} \text{ and } e^{-i\phi},\) respectivamente. Los tamaños, formas y direcciones de algunos orbitales s, p y d se ilustran a continuación (las áreas claras y oscuras representan valores positivos y negativos, respectivamente).
Colaboradores y Atribuciones
Jack Simons (Henry Eyring Scientist and Professor of Chemistry, U. Utah) Telluride Schools on Theoretical Chemistry and Jeff A. Nichols (Oak Ridge National Laboratory)