¿Cuál es la razón por la que los electrones en una subcapa dada se orientan en ciertas regiones preferidas?

Creo que tienes razón en estar confundido. El campo magnético terrestre, o cualquier campo magnético externo al átomo, puede distorsionar los orbitales pero no es el creador de los mismos.

Los orbitales son el lugar en el espacio donde la probabilidad de encontrar un electrón es lo suficientemente grande como para ser medible. En el marco de la mecánica cuántica, los orbitales desempeñan el papel que tienen las órbitas en los potenciales centrales clásicos, por ejemplo, la gravedad.

Los cinco orbitales d en forma ψ(x, y, z)2, con un diagrama combinado que muestra cómo encajan para llenar el espacio alrededor de un núcleo atómico.

Las funciones de onda, es decir, las soluciones mecánicas cuánticas de la ecuación de Schrödinger para el átomo, tienen funciones espaciales complicadas. Su cuadrado describe la probabilidad de encontrar un electrón que sea simétrico pero que no ocupe todo el espacio. La solución que da la figura depende de los n,l,m números cuánticos . El número cuántico n define el nivel de energía principal, el momento angular l (=2 en la figura) da las formas que vemos en la figura y el m es degenerado y puede dividirse en campos magnéticos, cada triplete define un orbital específico. Si no hay campos magnéticos externos, los estados m son degenerados en lo que respecta a la energía. Un campo magnético externo dividiría la degeneración y crearía una diferencia en el patrón de arriba en el espacio, pero no es el creador de los orbitales.

Para comenzar a responder esta pregunta, hablemos de una molécula diatómica. En ese caso, podemos definir el eje internuclear como el eje z en el marco molecular y hablar sobre la orientación de los diversos orbitales atómicos con respecto a eso. Hay una elección natural de orientación a lo largo del enlace.

Para un átomo aislado no hay un eje z preferido para referirse a la orientación orbital, pero lo que podemos hacer es elegir el eje z de modo que si el átomo estuviera en un campo magnético, el eje z estaría a lo largo de la dirección del campo. La proyección del momento angular orbital a lo largo del eje z (magnético) es entonces m hbar.

El libro está muy confuso/confuso