Teoria MO e legame covalente

La teoria degli orbitali molecolari descrive la distribuzione degli elettroni in una molecola piuttosto che localizzarli in legami specifici tra gli atomi.

L'interferenza costruttiva tra gli orbitali atomici in fase corrisponde a una maggiore densità elettronica tra i nuclei caricati positivamente, rendendo la molecola più stabile. Questo orbitale molecolare di legame ha un'energia inferiore rispetto a uno degli orbitali atomici originali.

L'interferenza distruttiva tra orbitali atomici fuori fase corrisponde a una minore densità elettronica in un piano nodale tra i nuclei, rendendo la molecola meno stabile. Questo orbitale molecolare di antilegame ha un'energia più elevata rispetto agli orbitali atomici ed è contrassegnato da una stella o da un asterisco.

Gli orbitali molecolari sono classificati in base al 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 end-to-end, si traduce in orbitali molecolari sigma. La densità elettronica dell'orbitale sigma è centrata attorno all'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 tipicamente una coppia si sovrappone da un capo all'altro e le altre due coppie si sovrappongono lateralmente. Gli orbitali di legame pi greco sono tipicamente uguali in energia, o degeneri, così come gli orbitali di antilegame pi greco.

La teoria degli orbitali molecolari predice la stabilità dei legami covalenti dall'ordine di legame della molecola, che è il numero di elettroni negli orbitali di legame meno il numero di elettroni negli orbitali di antilegame diviso per due.

Un ordine di legame maggiore di zero indica che possono esistere uno o più legami covalenti, mentre un ordine di legame pari a zero significa che i legami non dovrebbero esistere.

La teoria degli orbitali molecolari è utile anche per le molecole poliatomiche come il benzene. Il modello di Lewis del benzene non può rappresentare accuratamente i suoi elettroni delocalizzati, mentre la teoria degli orbitali molecolari assegna quegli elettroni a tre orbitali molecolari di legame pi greco che coprono l'intero anello di carbonio.