¿POR QUÉ EL ORBITAL 4s APARECE ANTES QUE 3d?

En el artículo anterior me refería a un comentario del Dr. Scerri, sobre la incongruencia de la espectrografía del potasio, en los términos siguientes: "El científico estadounidense Eric Scerri, filósofo de la química, comentó sobre el modo de cómo la secuencia de apariciones de funciones cuánticas u orbitales salen de la lógica estudiada por Bohr, por ejemplo en el caso de las espectrografías del potasio (19K), no funciona con la forma de distribución basal, pues en lugar de aparecer el orbital 3d1, aparece el orbital 4s1, mostrando que no es un error de la naturaleza ni una excepción a la regla, sino otra secuencia, otra lógica manifestada por la vía empírica."

En efecto en la forma de distribución basal la secuencia del crecimiento de los orbitales es: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f, 5s, 5p, 5d, 5f, 5g..., como se ve en la tabla siguiente, tomada del libro de Química General de Babor Ibarz, a la que he añadido colores (rojo para s, naranja para p, amarillo para d, verde para f, azul para g):

En el caso de potasio (19K) se nota claramente la observación de Scerri. El último electrón no ocupa la franja amarilla, como se esperaba, sino, la franja siguiente que es roja.

Es por esta incongruencia que se desarrolló la distribución empírica o principio Aufbau, que igualmente tiene sus incongruencias o excepciones, pero muestra claramente periodos o grupos de orbitales pareados o pares: (1s; 2s); (2p, 3s; 3p, 4s);(3d, 4p, 5s; 4d, 5p, 6s); (4f, 5d, 6p, 7s; 5f, 6d, 7p, 8s)... Como se observa en la tabla siguiente confeccionada por el autor.

En la tabla observamos la distribución electrónica del potasio (19K), sin la anomalía. 

Obviamente el contenido secuencial de los orbitales en las capas K, L, M, N, O..., es diferente al ordenamiento basal. La secuencia pareada de los grupos de orbitales en esta tabla corresponden, exactamente a la Tabla periódica escalonada de paso izquierdo (LSPT) de Janet. Y esta es la forma matematizable que conlleva a la función binódica; considerando que las secuencias de aparición de protones siguen el mismo patrón del crecimiento de electrones, pero, sin las anomalías presentadas por estos.

Cusco, 23 de febrero 2016.