Según la noción de átomo que aporta la mecánica cuántica, el electrón no gira a distancias fijas del núcleo, sino que se halla deslocalizado en ciertas regiones del espacio denominadas orbitales. La noción de nube electrónica o de carga proporciona la idea gráfica de lo que representa un orbital. Si se pudiera fotografiar millones de veces un electrón, la representación conjunta de tales posiciones daría lugar a una imagen de puntos con unas zonas de mayor densidad que otras, reflejando así la diferencia de probabilidad de presencia del electrón. La nube electrónica así obtenida representaría un orbital.
Desde un punto de vista matemático, un orbital queda definido por la función de onda ψ, la cual varía con los números cuánticos n, l y ml. La densidad electrónica está relacionada con el cuadrado del valor absoluto |ψnlml|² de la función de onda.
La forma geométrica de los orbitales viene determinada por el número cuántico secundario l cuyos valores se suelen representar, por razones históricas, mediante las letras s, p, d y f. Así l = 0, corresponde a un orbital s; l = 1 corresponde a un orbital p; l = 2 corresponde a un orbital d y l = 3 corresponde a un orbital f.
Los orbitales s tienen forma esférica, y son, por lo tanto, indiferentes a la orientación (ml = 0). Los orbitales p (l= 1) presentan superficies límites lobuladas, distinguiéndose en cada casa tres orbitales (px, py, pz) que corresponden a las tres orientaciones ml = – 1, 0, +1.
Los orbitales d (l = 2) poseen cinco componentes (2l + 1) orientadas en otras tantas direcciones del espacio que se representan dxy, dyz, dxz, dx²y², dz² y corresponden a los cinco valores del número magnético ml = -2, -1, 0, +1, +2. Esta notación suele utilizarse también para definir los niveles energéticos que caracterizan la energía de los orbitales correspondientes.
El MUNDO DE LAS MATEMÁTICAS Y LA FÍSICA 