Orbital

Orbital, en mecánica cuántica, la función que describe la región del espacio que circunda el núcleo de un átomo y en la cual se da la probabilidad máxima de encontrar un electrón (orbital atómico). El descubrimiento de los electrones, realizado a finales del siglo XIX, dio lugar a una serie de investigaciones encaminadas a determinar la estructura y conformación del átomo. En 1911 el físico británico Ernest Rutherford formuló un modelo atómico según el cual los electrones giraban en torno al núcleo en órbitas circulares fijas, comparables en cierto modo a las órbitas de los planetas. Este modelo fue seguido por otros que asumían, en cualquier caso, que el electrón tenía una órbita precisa determinable.

Esta hipótesis entró en crisis con el desarrollo de la mecánica cuántica, según la cual no tiene sentido hablar de órbita del electrón; este concepto ha sido sustituido por el de distribución de probabilidades. Dicho de otro modo, un electrón se puede encontrar con cierta probabilidad en cualquier punto alrededor del núcleo; las zonas del espacio donde la probabilidad es más elevada corresponden a lo que en los modelos precedentes constituía la órbita.

La distribución de probabilidades puede representarse matemáticamente mediante funciones de onda que reciben el nombre de orbitales y que pueden ser descritas gráficamente como figuras fuera de cuyo contorno la probabilidad de encontrar un electrón es mínima. Hay orbitales de forma esférica (tipo s), como en el caso del único electrón del átomo de hidrógeno, el más sencillo; orbitales de forma toroidal o de ocho (tipo p), que, a diferencia de los orbitales s, son múltiples y orientables en el espacio según los tres ejes cartesianos, y orbitales aún más complejos (tipo d y tipo f). Puede suceder también que los orbitales de tipo s y p interactúen dando lugar a la formación de los denominados orbitales híbridos. En un orbital puede haber un máximo de dos electrones, en cuyo caso su espín es de signo opuesto. La energía del orbital viene determinada por la energía de los electrones que lo ocupan. Los orbitales moleculares están formados por orbitales atómicos y son estructuras de una gran complejidad. Sólo los orbitales atómicos que reúnen determinadas características —por ejemplo, valor energético casi idéntico, mismas propiedades de simetría, máxima superposición posible— pueden participar en la formación de un orbital molecular.