¿Qué es una subshell?

Una subcapa es un área dentro de la capa electrónica de un átomo que contiene un tipo de electrón orbital. Todos y cada uno de los átomos consisten en un núcleo central de uno o más protones positivos y cero o más neutrones sin carga, con electrones viajando a su alrededor. Los electrones de un átomo no son libres de viajar al azar, sino que están, hasta cierto punto, unidos. Así como los libros se organizan de acuerdo con el formato de capítulos, páginas y líneas, los electrones de un átomo se organizan en capas, subcapas, orbitales. A menos que los electrones estén excitados energéticamente, permanecen en esos orbitales.

Las asignaciones a las designaciones de caparazón y subcapa dependen de las características mecánicas cuánticas de un electrón unido. Hay cuatro números cuánticos: "n", "l", "m" y "s". Estos son el número cuántico primario relacionado con la energía (n), asociado con el modelo de Bohr del átomo, el número cuántico de momento angular (l), el vector componente de momento angular (m) y el número o números cuánticos de espín. El valor n define el shell, y debe ser un número entero no menor que uno. Si el número cuántico primario n = 1, el número de shell es 1, también llamado K shell; si n = 2, el número de shell es 2, el L shell; si n = 3, la M shell; n = 4, la N concha; n = 5, la cáscara de O; y así.

Omitiendo, momentáneamente, la descripción del siguiente nivel de orden - subcapas - los orbitales de electrones dependen del valor y el momento angular del electrón. Los valores del número cuántico de momento angular, l, pueden ser cero o números enteros mayores que cero; si l = 0, el orbital es un s-orbital; si l = 1, es un p-; si l = 2, un d-; l = 3, una f- y si el orbital tiene un valor l = 4, el orbital es un g-orbital. Es el valor l el que determina la probabilidad de que se encuentre un electrón dentro de una determinada región del espacio, que posee una forma definida. Un s-orbital es esférico, mientras que un p-orbital tiene dos esferas aplanadas con las superficies planas enfrentadas. La forma del d-orbital puede tener cuatro orbes estrechamente asociados, o dos orbes encima y debajo de un anillo; valores más altos de l conducen a otras formas de probabilidad orbital.

Cada caparazón tiene una o más subcapas, cada una de las cuales puede contener orbitales. Las letras que identifican las subcapas coinciden con los tipos de orbitales que contienen: una d-subshell contiene d-orbitales, una f-subshell, f-orbitales. El número del posible componente de momento angular o valores m, multiplicado por el número de valores cuánticos de espín o valores s posibles, determina el número máximo de orbitales que pueden existir dentro de un subshell particular. Los valores para m pueden ser cualquier número entero entre -1 y +1, incluido 0, mientras que s debe ser +1/2 o -1/2. El cálculo nos da, en el caso de una subshell f (l = 3), siete valores m y dos valores s, lo que da como resultado un máximo de 7 × 2 = 14 orbitales posibles.

Sumar los orbitales del subshell nos da la cantidad de orbitales posibles en cada tipo de shell. En un K-shell, solo hay un s-subshell, que contiene un máximo de dos s-orbitales. Dos subcapas, s- y p-, están contenidas en el L-shell, y cada subshell contiene hasta 2 + 6 = 8 orbitales. Las tres subcapas de una M-shell, s-, p- y d-, pueden contener 2 + 6 + 10 = 18 orbitales, mientras que las subcapas N- s, p-, d- y f pueden contener hasta 2 + 6 + 10 + 14 = 32 orbitales. Las cubiertas G incluyen las subcapas s, p, d, f y g, y pueden contener hasta 2 + 6 + 10 + 14 + 18 = 50 orbitales.