¿Cómo interpretar los gráficos de densidad atómica?

Question

Por ejemplo, ésta:

Estoy familiarizado con las funciones de densidad de probabilidad, mecánica cuántica básica, sin embargo, no sé cómo dar sentido a la tabla. Específicamente:

1. ¿Los tres números de la esquina inferior derecha son números cuánticos?
2. ¿Qué "significa"/representa cada forma?
3. Parece que hay unos 4 "tipos/categorías" generales de cartas: tipo círculo concéntrico, tipo célula reproductora, tipo flor, tipo pac-man (espero que sean fáciles de distinguir). ¿Los miembros de cada tipo/categoría comparten propiedades subyacentes?
4. ¿Existe una relación "directa" entre los números y las formas? O bien, ¿existe un principio general que explique la relación entre los números y las formas, de manera que, conociendo ese principio (sin memorizarlo), se pueda saber aproximadamente qué números corresponden a cada forma?
5. ¿Cómo se utilizan estos gráficos en la investigación científica actual (ya sea teórica o aplicada)?

En resumen, ¿qué significado/contenido transmiten estos gráficos y qué aplicación tiene (si es que tiene alguna)?

Answer 1

Las formas pueden predecirse si se conoce el número cuántico azimutal. L=0 s orbital y, por tanto, esférico. L=1 p orbital en forma de tonel. L=2 orbital d, forma de doble dumbell, o forma bicónica. L=3 sería el orbital f. El segundo número escrito corresponde al número cuántico azimutal. Cada forma muestra la densidad de electrones alrededor del núcleo. El número cuántico principal y el número cuántico azimutal son totalmente independientes. Para un número principal n dado, el número azimutal puede variar de 0 a n-1. Ambos números cuánticos contribuyen a la energía del electrón. Los lugares oscuros que se ven entre las formas son nodos. En un nodo la probabilidad de encontrar un electrón es 0. Hay dos tipos de nodos: radiales y angulares. Tomemos por ejemplo (2,0,0). El punto oscuro sería de probabilidad 0. En los nodos radiales, en un radio dado, la probabilidad de encontrar un electrón es 0. En los nodos radiales, la probabilidad de encontrar un electrón es 0 a lo largo de una superficie.En 3,1,0 el plano zx es un nodo angular y la región que separa los dos lóbulos de distinto tamaño sería un nodo radial. Si el número cuántico principal es n y el número cuántico azimutal es l entonces el número de nodos radiales es n-l-1 y el número de nodos angulares es l .compruebe esto https://en.m.wikibooks.org/wiki/General_Chemistry/Shells_and_Orbitals