Teoria degli orbitali molecolari I

La teoria degli orbitali molecolari descrive la distribuzione degli elettroni in una molecola piuttosto che localizzarli in legami specifici tra gli atomi. Come gli orbitali atomici, gli orbitali molecolari sono funzioni d'onda che descrivono dove è probabile che si trovino gli elettroni. Queste funzioni sono stimate da un processo matematico detto combinazione lineare di orbitali atomici.

Le onde possono interagire in modo costruttivo o distruttivo. L'interferenza costruttiva fra orbitali atomici corrisponde ad una maggiore densità di elettroni fra i nuclei caricati positivamente, rendendo la molecola più stabile. Questo orbitale molecolare di legame ha un'energia inferiore rispetto a un orbitale atomico originale.

L'interferenza distruttiva fra gli orbitali atomici fuori fase corrisponde a una densità elettronica inferiore in un piano nodale fra i nuclei, rendendo la molecola meno stabile. Questo orbitale molecolare antilegame ha un'energia maggiore rispetto agli orbitali atomici ed è contrassegnato da una stella o un asterisco. Gli orbitali molecolari sono classificati dal modo in cui gli orbitali atomici si sovrappongono.

La combinazione frontale di orbitali atomici lungo l'asse internucleare, come la sovrapposizione tra due orbitali s o due orbitali p da un capo all'altro, si traduce in orbitali molecolari sigma. La densità elettronica dell'orbita sigma è centrata sull'asse internucleare. La sovrapposizione laterale, come la sovrapposizione laterale di due orbitali p, si traduce in orbitali molecolari pi.

Qui, la densità elettronica è concentrata sui lati opposti dell'asse internucleare. L'orientamento dei tre diversi orbitali p significa che in genere, una coppia si sovrappone davanti e dietro e le altre due coppie si sovrappongono lateralmente. Gli orbitali di legame pi sono tipicamente uguali in energia, o degeneri, come lo sono gli orbitali anti-legame pi.

Gli orbitali possono sovrapporsi se le loro energie sono simili e le loro simmetrie corrispondono. Quindi, due orbitali 2s possono sovrapporsi, ma un orbitale 2s generalmente ha una sovrapposizione trascurabile con un orbitale 1s o 2p.