Sin ninguna otra aclaración, restricción o condición, la “forma” de la órbita de un electrón es una bola borrosa esféricamente simétrica. Es una distribución de probabilidad a través del espacio que dice que, generalmente, el electrón, cuando interactúa con algo directamente, es más probable que esté “cerca” del núcleo atómico que más lejos. Básicamente, es un número complejo para cada punto en el espacio, cuya magnitud depende únicamente de la distancia desde el centro.
Dependiendo de la energía del electrón, esa bola puede ser más grande o más pequeña, e incluso puede haber lugares, distancias desde el centro, donde el electrón simplemente no puede estar (la magnitud del número complejo en esos lugares es 0), pero es solo una pelota.
Sin embargo, hay aclaraciones, restricciones o condiciones que pueden cambiar esa vista.
Por ejemplo, los electrones con el mismo nivel de energía caen en “orbitales”, que a menudo se representan con formas extrañas. Los orbitales p de menor energía, por ejemplo, a menudo se representan como tres formas de pesas separadas, alineadas con los tres ejes. ¿Cómo se alinea esta imagen de 3 orbitales con formas no esféricas con lo que describí como una bola esférica simétrica? Hay dos razones: la primera es que el eje con el que están alineados los orbitales es una conveniencia matemática, y a menos que algo imponga un sistema de ejes, una asimetría, sobre el átomo y los orbitales, no hay nada que obligue a una alineación particular de los orbitales. Pueden apuntar en cualquier dirección, con perfecta simetría. En segundo lugar, sin condiciones externas, un electrón en los estados orbitales de energía más baja se encuentra en una superposición de tres orbitales, que termina siendo esféricamente simétricos.
Pero es posible ver los efectos de estas formas orbitales. Por ejemplo, el nitrógeno tiene tres electrones en los p -orbitales, y debido a la forma en que funcionan los átomos y las moléculas, están en diferentes p -orbitales, por lo que están en ángulos rectos (teóricos) entre sí, desde el punto de vista de el núcleo. El amoníaco se forma cuando el hidrógeno se une al nitrógeno, un hidrógeno para cada uno de esos tres electrones. Como tales, los enlaces nitrógeno-hidrógeno no son simétricos con respecto al nitrógeno; en lugar de formar una molécula plana que se parece a los hilanderos de 3 lóbulos, hoy en día, forman una forma piramidal. Los ángulos entre los átomos de hidrógeno son más grandes que un ángulo recto porque los átomos de hidrógeno se repelen entre sí, forzando los enlaces hacia afuera, pero no lo suficientemente fuertes como para aplanar la molécula.
De manera similar, el oxígeno tiene cuatro electrones en sus p -abital, pero solo 2 están fácilmente disponibles para hacer enlaces químicos. La molécula para el agua tiene dos hidrógeno y un oxígeno, pero la molécula no es lineal. Debido a que los dos p -orbitales que participan en la molécula están nominalmente a 90 grados entre sí, la molécula de agua está doblada. No del todo a 90 grados, porque los hidrógenos se repelen entre sí, pero sí lo suficiente.
