Orbitale

Orbitale In meccanica quantistica, la regione dello spazio che circonda il nucleo di un atomo nella quale è massima la probabilità di trovare un elettrone. Storicamente, il concetto di orbitale atomico sostituì quello di orbita elettronica, previsto dai modelli atomici di Rutherford prima e di Bohr poi. Ernest Rutherford riteneva che gli elettroni seguissero orbite analoghe a quelle dei pianeti intorno al Sole; Niels Bohr, che gli elettroni non potessero seguire qualunque traiettoria intorno al nucleo, ma soltanto orbite quantizzate. Erwin Schrödinger rivoluzionò le idee correnti sulla struttura dell’atomo, affermando che non fosse possibile definire in modo preciso la traiettoria di un elettrone intorno al nucleo, ma soltanto individuare una regione di spazio con un’alta probabilità di trovarvelo contenuto. Dal punto di vista analitico, tali regioni sono definite dalle funzioni d’onda, le soluzioni dell’equazione di Schrödinger.

Esistono diversi tipi di orbitali, le cui caratteristiche dipendono da parametri numerici specifici detti numeri quantici. Vi sono orbitali di forma sferica (tipo s) come quello occupato dall'unico elettrone dell'atomo di idrogeno; orbitali la cui forma ricorda un “8” (tipo p), multipli e orientabili nello spazio lungo le direzioni dei tre assi cartesiani; e orbitali ancora più complessi (tipo d e tipo f), anch’essi multipli e diversamente orientati nello spazio. In alcuni casi, può succedere che orbitali di tipo s e p interagiscano dando luogo alla formazione dei cosiddetti orbitali ibridi. Come prescritto da una delle regole fondamentali della meccanica quantistica – il principio di esclusione di Pauli – ogni orbitale può essere occupato al massimo da due elettroni aventi spin diverso.

Gli orbitali molecolari, che si formano quando due o più atomi si uniscono mediante un legame chimico di tipo covalente, sono costituiti da orbitali atomici e sono strutture estremamente complesse. Solo orbitali atomici che hanno determinate caratteristiche (ad esempio, valore energetico pressoché uguale, stesse proprietà di simmetria, un alto grado di sovrapposizione possibile) possono concorrere alla formazione di un orbitale molecolare.