Jaka jest molekularna teoria orbitalna?

Molekularna teoria orbity lub teoria MO jest metodą wyjaśnienia wiązania między atomami pod względem rozkładania elektronów wokół cząsteczki, a nie zlokalizowanej wokół atomów, w przeciwieństwie do teorii wiązania walencyjności lub teorii VB.Elektrony w atomach są ułożone w orbitale w podskorłach w skorupkach.Zasadniczo są to elektrony w orbitalach w najbardziej zewnętrznej skorupce zaangażowanej w wiązanie chemiczne, chociaż istnieją wyjątki od tego.Orbital może zawierać maksymalnie dwa elektrony, które muszą mieć przeciwne spiny.W teorii orbity molekularnej, gdy dwa atomy tworzą wiązanie chemiczne, orbitale atomowe elektronów wiązania łączą się, wytwarzając orbitale molekularne o podobnych zasadach dotyczących liczby i spinu elektron.Zamiast zajmować określony punkt w przestrzeni w danym momencie, elektron jest rozkładany na wszystkie swoje możliwe lokalizacje wokół jądra atomowego, a jego pozycję można wyrazić jedynie pod względem prawdopodobieństwa.Równanie opracowane przez fizyka Erwin Schrodingera można wykorzystać do określenia „funkcji falowej” orbity atomowej, co daje prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w różnych lokalizacjach wokół jądra pod względem rozkładu gęstości elektronów.Molekularna teoria orbitalnej wyjaśnia wiązanie atomowe poprzez dodanie funkcji fal orbitali atomowych zaangażowanych w wiązanie w celu podania funkcji falowych dla orbitali molekularnych otaczających całą cząsteczkę.

Ponieważ równanie funkcji fali daje zarówno wartości dodatnie, jak i ujemne, znane jako fazy, dwaProdukowane są orbitale molekularne.W pierwszym orbitale atomowe są dodawane w fazie i mdash;pozytywne i pozytywne i negatywne do ujemne.Drugi typ to taki, w którym są poza fazą i mdash;ujemny do dodatni i dodatni do ujemny.

Dodanie fazowe daje orbital molekularny z gęstością elektronów skoncentrowaną w przestrzeni między jąderami, zbliżając je do siebie i powodując konfigurację niższą energię niż dwaPołączone oryginalne orbitale atomowe.Jest to znane jako wiązanie orbity.Dodanie fazowe powoduje, że gęstość elektronów jest skoncentrowana z dala od przestrzeni między jąderami, rozciągając je dalej i wytwarzając konfigurację o wyższym poziomie energii niż orbitale atomowe.Jest to znane jako orbital przeciw wiązaniu.Elektrony z orbitali atomowych zaangażowanych w wiązanie będą wolą wypełnić dolne orbitale molekularne wiązania energii.

Aby określić charakter wiązania między dwoma atomami, „rzędu wiązania” jest obliczane jako: (wiązanie elektronów-elektrony przeciw wiązaniu)/2.Kolejność obligacji wynosząca zero wskazuje, że nie nastąpi żadne wiązanie.Dla porównania, kolejność wiązania 1 wskazuje na pojedyncze wiązanie, przy czym odpowiednio 2 i 3 wskazuje odpowiednio podwójne i potrójne wiązania.

Jako bardzo prosty przykład, wiązanie dwóch atomów wodoru można opisać w kategoriach teorii orbity molekularnej.Każdy atom ma tylko jeden elektron, zwykle na najniższym orbicie energii.Dodaje się funkcje falowe tych orbitali, co daje wiązanie i orbital przeciw wiązaniu.Dwa elektrony wypełnią dolną orbital wiązania energii, bez elektronów na orbitalach przeciw wiązaniu.Zamówienie wiązania wynosi zatem (2–0)/2 ' 1, podając pojedyncze wiązanie.Jest to zgodne z teorią VB i obserwacją.

Interakcja dwóch atomów następnego elementu w tabeli okresowej, helu, daje inny wynik, ponieważ w każdym atomie helu występują dwa elektrony.Po dodaniu funkcji fali wytwarzane są wiązanie i orbital przeciw wiązaniu, jak w przypadku wodoru.Tym razem jednak w grę wchodzą cztery elektrony.Dwa elektrony wypełnią orbital wiązania, a pozostałe dwa będą musiały wypełnić orbital przeciw wiązaniu wyższej energii.Zamówienie obligacji tym razem wynosi (2–2)/2 ' 0, więc żadne wiązanie nie zajmie miejscami.Ponownie, zgadza się to z teorią VB i z obserwacją: hel nie tworzy cząsteczek.

Teoria orbitalu cząsteczkowego również poprawnie przewiduje podwójne i potrójne wiązania odpowiednio dla cząsteczek tlenu i azotu.W większości przypadków teoria teorii i walencyjności są zgodne;Jednak ten pierwszy lepiej wyjaśnia cząsteczki, w których kolejność wiązania leży między pojedynczym a podwójnym wiązaniem, a właściwościami magnetycznymi cząsteczek.Główną wadą molekularnej teorii orbity jest to, że z wyjątkiem bardzo prostych przypadków, takich jak te powyżej, obliczenia są znacznie bardziej skomplikowane.