La Mecánica Cuántica es una de las secciones más importantes de la Física y la Química. Describe las propiedades de las partículas atómicas y subatómicas. Los orbitales y los subniveles son dos partes de electrones que transportan átomos que se confunden entre sí. Aunque los dos comparten algunas similitudes, tienen propiedades diferentes.
Puntos clave
- Los orbitales son regiones donde es probable que se encuentren electrones, mientras que los subniveles son niveles de energía dentro de una capa de electrones.
- Cada subnivel consta de uno o más orbitales: s, p, d y f.
- Los subniveles están etiquetados con letras y números cuánticos principales, mientras que la forma de la nube de electrones representa los orbitales.
Orbitales vs Subniveles
Un orbital es una región tridimensional del espacio alrededor del núcleo de un átomo donde es más probable que se encuentre un electrón. Un subnivel es un grupo de orbitales con los mismos valores de números cuánticos n y l. Hay cuatro tipos de subniveles: s, p, d y f, que se pueden desglosar aún más.
Los orbitales son funciones matemáticas que describen la ubicación y el comportamiento más probables de los electrones en un átomo. Cada orbital de un átomo se caracteriza en tres números cuánticos que describen la energía del electrón, angular cantidad de movimiento y la componente vectorial del átomo.
Los subniveles se definen como niveles de energía en la mecánica cuántica. En química, estos niveles de energía están asociados con los electrones del átomo. Sin embargo, en física, estos niveles de energía también están asociados con el núcleo. La capacidad de retener electrones varía con cada subnivel.
Tabla de comparación
| Parámetros de comparación | Orbitales | Subniveles |
|---|---|---|
| Definición | Funciones matemáticas que describen la ubicación de los electrones. | Niveles de energía de los electrones atómicos y del núcleo. |
| División | Son tipos de subniveles. | Son tipos de órbitas. |
| Capacidad de electrones | Un orbital puede contener dos electrones. | Varía con la capacidad de cada subnivel. |
| Forma | Formas simétricas, con mancuernas o complejas. | No definido como formas. |
| Propósito | Determinación de la ubicación de los electrones. | Predicción de enlaces químicos. |
¿Qué son los orbitales?
Los orbitales son funciones matemáticas que describen la ubicación y el comportamiento más probables de los electrones en un átomo. Un orbital también se conoce como la función de onda del electrón. Existen cuatro tipos básicos de orbitales s, p, d y f-orbital. Cada orbital puede contener un máximo de dos electrones solamente.
Cada orbital de un átomo se caracteriza en tres números cuánticos que describen la energía del electrón, el momento angular y el vector componente del átomo El momento angular es el espín electrónico del electrón. Este giro de los electrones en el orbital es positivo o negativo, lo que se conoce como estados de giro de los electrones.
A medida que los orbitales se alejan radicalmente del núcleo, sus tamaños aumentan gradualmente con cada paso, lo que resulta en niveles de energía más altos. Dado que el orbital s es el orbital más pequeño y más cercano al núcleo, tiene la mayor probabilidad de transportar electrones. Por otro lado, el orbital f es grande y está muy lejos del núcleo. Lleva un nivel muy alto de energía.
Características físicas del orbital, incluyendo su forma y tamaño, dependiendo de la función de onda cuadrado. Los orbitales que están cerca del núcleo son comparativamente más estables. Como resultado, tienen formas definidas. Los orbitales S tienen una forma esféricamente simétrica, los orbitales p y d tienen forma de mancuernas, y los orbitales f tienen formas difusas complejas ya que tienen altos niveles de energía.
¿Qué son los subniveles?
Los subniveles se definen como niveles de energía en la mecánica cuántica. En química, estos niveles de energía están asociados con los electrones del átomo. Sin embargo, en física, estos niveles de energía también están asociados con el núcleo. La capacidad de retener electrones varía con cada subnivel. Los subniveles de un átomo se dividen en varios orbitales que transportan electrones. Hay principalmente cuatro subniveles principales de energía de los átomos. A medida que aumenta el subnivel, también aumenta la energía de los electrones presentes.
El subnivel de energía 1 tiene solo un orbital s, por lo que solo puede transportar dos electrones. Por otro lado, el subnivel de energía 2 tiene un orbital s y tres orbitales p. Dado que un orbital puede transportar solo 2 electrones, el subnivel de energía 2 tiene la capacidad de contener 8 electrones. A medida que avanzamos al subnivel 3, los niveles de energía y la capacidad aumentan significativamente. El subnivel 3 tiene cinco orbitales d adicionales a los orbitales p. El subnivel 3 incluye un total de nueve orbitales que pueden transportar 18 electrones. De manera similar, el subnivel 4 contiene 7 orbitales f adicionales que el subnivel 3. Por lo tanto, puede transportar un total de 32 electrones.
La distribución de electrones en todos los átomos es diferente. Estos subniveles determinan la distribución de electrones alrededor del núcleo y, por lo tanto, nos permite predecir los enlaces químicos que el átomo puede formar con otros elementos.
Principales diferencias entre orbitales y subniveles
- Los orbitales tienen electrones con direcciones de giro, mientras que los subniveles tienen niveles de energía variables.
- Los orbitales son tipos de subniveles, mientras que los subniveles son tipos de órbitas.
- Cada orbital puede contener un máximo de dos electrones, mientras que la capacidad de los electrones varía con cada subnivel.
- Los orbitales no tienen límites definidos dentro del átomo, mientras que los subniveles están predefinidos.
- La forma de los orbitales puede ser simétrica, parecida a una mancuerna o compleja, mientras que los subniveles no se definen como formas.
- https://link.springer.com/article/10.1007/BF02461321
- https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0022-3700/20/16/028/meta
Última actualización: 11 de junio de 2023
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Piyush Yadav ha pasado los últimos 25 años trabajando como físico en la comunidad local. Es un físico apasionado por hacer que la ciencia sea más accesible para nuestros lectores. Tiene una licenciatura en Ciencias Naturales y un Diploma de Postgrado en Ciencias Ambientales. Puedes leer más sobre él en su página de biografía.
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