Quimica Organica (4)

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¿Qué formas tienen los orbitales? Existen cuatro diferentes tipos de orbita-
les, que se indican por s, p, d y f, cada uno con una forma diferente; de los cua-
tro nos interesan principalmente los orbitales s y p, porque son los más
importantes en química orgánica y química biológica. Los orbitales s son esféri-
cos, con el núcleo en su centro; los orbitales p parecen una mancuerna; y cuatro
de los cinco orbitales d tienen forma de trébol de cuatro hojas, tal como se mues-
tra en la figura 1.3; el quinto orbital d posee el aspecto de una mancuerna alar-
gada con una rosca en torno a su centro.
Los orbitales en un átomo están organizados dentro de diferentes niveles, o
capas de electrones, sucesivamente de mayor tamaño y energía. Diferentes ca-
pas contienen números y tipos diferentes de orbitales y cada orbital dentro de
una capa puede ser ocupado por dos electrones. La primera capa contiene un
único orbital s, que se indica como 1s, y también contiene únicamente dos elec-
trones; la segunda capa contiene un orbital 2s y tres orbitales 2p y un total de
ocho electrones; la tercera capa contiene un orbital 3s, tres orbitales 3p y cinco
orbitales 3d, para una capacidad total de 18 electrones. En la figura 1.4 se mues-
tran estos agrupamientos de orbitales y sus niveles de energía.
Los tres diferentes orbitales p dentro de una capa dada están orientados en
el espacio a lo largo de direcciones mutuamente perpendiculares, representadas
por px, py y pz. Tal como se muestra en la figura 1.5, los dos lóbulos de cada or-
bital p están separados por una región de densidad electrónica cero llamada no-
do. Además, las dos regiones del orbital separadas por el nodo tienen diferentes
signos algebraicos, � y �, en la función de onda. Como se verá en la sección
1.11, los signos algebraicos de los diferentes lóbulos de los orbitales tienen im-
portantes consecuencias respecto al enlace químico y la reactividad química.
3a. capa
(capacidad: 18 electrones)
2a. capa
(capacidad: 8 electrones)
1a. capa
(capacidad: 2 electrones)
 E
n
e
rg
ía
3d
3p
2p
3s
2s
1s
Figura 1.4 Los niveles de ener-
gía de los electrones en un áto-
mo. La primera capa contiene
un máximo de dos electrones
en un orbital 1s; la segunda capa
contiene un máximo de ocho
electrones en un orbital 2s y tres
2p; la tercera capa contiene un
máximo de 18 electrones en
un orbital 3s, tres 3p y cinco 3d;
y así sucesivamente. Los dos
electrones en cada orbital se re-
presentan por medio de flechas:
una ascendente y otra descen-
dente . Aunque no se muestra,
el nivel de energía del orbital 4s
cae entre el del 3p y el del 3d.
Un orbital s Un orbital p Un orbital d
Figura 1.3 Representaciones
de los orbitales s, p y d. Los orbi-
tales s son esféricos, los orbita-
les p tienen forma de mancuerna
y cuatro de los cinco orbitales d
parecen un trébol de cuatro ho-
jas; también se dibujan por co-
modidad los diferentes tipos de
lóbulos de orbitales p como lá-
grimas, pero su verdadera forma
es más como la perilla de una
puerta, como se indica.
1.2 Estructura atómica: orbitales 5
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