Orbital

El concepto de orbital está íntimamente ligado a la mecánica cuántica. Como es sabido, los átomos están compuestos por dos partes diferenciadas, el núcleo que agrupa a los protones y los neutrones, y una corteza electrónica que lo envuelve. Las primeras teorías atómicas, como la de Bohr, imaginaron a los átomos como unos sistemas solares en miniatura, con el núcleo haciendo el papel de la estrella central y los electrones equivaliendo a los planetas; pero a pesar de lo atractivo de este modelo, que utilizado por numerosos autores de ciencia ficción durante los albores del género, pronto se descubrió que era completamente falso.

En realidad no se puede imaginar a los electrones como bolitas que giran en torno al núcleo, ya que uno de los postulados básicos de la mecánica cuántica, el principio de incertidumbre de Heisenberg, indica que no es posible conocer con exactitud la posición y la velocidad de un electrón en un momento dado. Por esta razón se introdujo el concepto de orbital; explicado de una forma sencilla, el orbital puede interpretarse como la región del espacio situada en torno al núcleo por la cual se desplaza un electrón determinado; no podemos saber dónde está exactamente el electrón en un momento dado, pero sabemos que tiene que estar por algún lugar del orbital con una probabilidad (la mecánica cuántica excluye la posibilidad de una certeza absoluta) lo suficientemente elevada, del orden del 99%. Utilizando un símil, es como si instaláramos una cámara que pudiera registrar, y acumular, las trayectorias seguidas por el electrón a lo largo de suficiente tiempo de exposición; no tendríamos una foto fija del electrón, per sí un dibujo continuo de sus trayectorias sucesivas, las cuales delimitarían el espacio ocupado por el orbital.

El número de orbitales de que disponen los átomos depende del tamaño de los mismos y éste crece con su número atómico, aunque la explicación de la forma en que se originan rebasa los límites de este artículo. Las formas de los orbitales son diversas dependiendo de determinados parámetros denominados números cuánticos; así, los hay esféricos y lobulados, con dos o cuatro lóbulos, y también de formas más complejas como combinaciones de lóbulos y anillos, distribuyéndose todos ellos en capas cada una de las cuales envuelve a las más internas.

Cada orbital puede contener como máximo dos electrones, pero algunos orbitales se hallan vacíos, y otros están ocupados únicamente por un electrón. El número, la forma y el grado de ocupación de los orbitales resulta fundamental para interpretar la formación de compuestos químicos, ya que son éstos los que determinan la naturaleza de los enlaces entre los diferentes átomos. Aunque una explicación detallada de la teoría de los enlaces químicos es algo que de nuevo rebasa los límites de este artículo, resumiendo mucho se puede decir que, para que dos átomos se enlacen, es necesario que cada uno de ellos tenga un orbital externo provisto de un único electrón, o bien que uno tenga un orbital ocupado por dos electrones y el otro un orbital vacío. Si se dan determinadas condiciones de afinidad, ambos orbitales se combinan en uno solo que es ocupado por los dos electrones, formándose un enlace entre los dos átomos.

© José Carlos Canalda, Jacobo Cruces Colado, (533 palabras)