Théorie des orbitales moléculaires I

La théorie des orbitales moléculaires décrit la distribution des électrons à travers une molécule plutôt que de les localiser à des liaisons spécifiques entre les atomes. Comme les orbitales atomiques, orbitales moléculaires sont des fonctions d'onde décrivant où les électrons sont susceptibles d'être. Ces fonctions sont estimées par un processus mathématique appelé la combinaison linéaire des orbitales atomiques.

Les ondes peuvent interagir de manière constructive ou destructive. L'interférence constructive entre les orbitales atomiques en phase correspond à une plus grande densité électronique entre les noyaux chargés positivement, ce qui rend la molécule plus stable. Cette orbitale moléculaire de liaison est plus faible en énergie que l'une ou l'autre des orbitales atomiques d'origine.

L'interférence destructive entre les orbitales atomiques hors phase correspond à une densité électronique plus faible dans un plan nodal entre les noyaux, rendant la molécule moins stable. Cette orbitale moléculaire est plus élevée en énergie que les orbitales atomiques et est marquée d'une étoile ou d'un astérisque. Les orbitales moléculaires sont classées par la façon dont les orbitales atomiques se chevauchent.

La combinaison frontale d'orbitales atomiques le long de l'axe internucléaire, telle que le chevauchement entre deux orbitales s ou deux orbitales p de bout en bout, donne des orbitales moléculaires sigma. La densité électronique orbitale sigma est centrée autour de l'axe internucléaire. Le chevauchement latéral, tel que le chevauchement latéral de deux orbitales p, donne des orbitales moléculaires pi.

Ici, la densité électronique est concentrée sur les côtés opposés de l'axe internucléaire. L'orientation des trois orbitales p différentes signifie que généralement, une paire se chevauche de bout en bout et les deux autres paires se chevauchent latéralement. Les orbitales de liaison pi sont généralement égales en énergie, ou dégénérées, tout comme les orbitales de liaison pi.

Les orbitales peuvent se chevaucher si leurs énergies sont similaires et leurs symétries correspondent. Ainsi, deux orbitales 2s peuvent se chevaucher, mais une orbitale 2s a généralement un chevauchement négligeable avec une orbitale 1s ou 2p.