분자궤도이론II

분자 궤도 다이어그램은 왼쪽과 오른 쪽에서 보여주는 바와 같이 구성 원자 궤도의 상대적인 에너지와, 가운데에서 보여주는 바와 같이 결과적인 분자 궤도를 나타냅니다. 원자 궤도와 같이, 각 분자 궤도는 반대 스핀을 가지는 최대 두 개의 전자를 수용할 수 있습니다. 중첩된 원자 궤도에서 전자는 필요하면 훈드의 규칙에 따라 최저 에너지에서 최고 에너지까지 분자 궤도에 배치됩니다.

예를 들어, 분자 수소의 두 전자는 모두 낮은 에너지 시그마-1s 결합 분자 궤도에 있습니다. 분자 궤도 이론은 분자의 결합 차수로 공유 결합의 안정성을 예측하는데, 이는 결합 궤도에 있는 전자 수에서 반결합 궤도의 전자수를 2로 나눈 것을 뺀 값입니다. 결합 차수가 0보다 크면 하나 이상의 공유 결합이 존재할 수 있음을 나타내는 반면, 결합 차수가 0이면 결합이 존재하지 않는다는 것을 의미합니다.

분자 수소는 결합 차수가 1이고 수소 사이 단일 결합이 있습니다. 그러나 공유 결합된 디헬륨은 결합 차수가 0이므로 존재하지 않습니다. 분자 궤도 다이어그램은 화학적 결합에 대한 원자가 전자의 기여가 핵심부 전자보다 더 중요하기 때문에 일반적으로 원자가 궤도만 포함합니다.

예를 들어, 다이리튬에서 1s-1s 중첩은 분자의 결합 차수에 대해 순 기여도를 가지지 않습니다. 시그마-2s의 분자 결합 궤도의 원자가 전자는 결합 차수 1을 담당합니다. 주기 2의 이원 분자는 2s와 2p 궤도 모두를 고려해야 합니다.

2p 원자 궤도는 2s 궤도보다 에너지가 더 높기 때문에 해당 분자 궤도는 같은 경향을 따릅니다. 원자 궤도 사이의 중첩의 양은 분자 궤도가 어느 정도 안정한지를 결정합니다. 결과, 2p-2p 측면 중첩으로 형성된 파이 궤도는 일반적으로 2p-2p 종단종 중첩으로 형성된 시그마 궤도 사이에 핵 사이 축을 따라 떨어집니다 그러나, 2s와 2p 궤도 사이의 궤도 혼합과 같은 효과들은, 이원자 붕소, 탄소 그리고 질소에서 일어나며, pi 2p보다 에너지에서 더 높은 시그마 2p궤도를 가지는 다른 차수로 이어집니다.

수소화리튬과 같은 이핵 이원자 분자에서, 전기적 음성이 높은 전자는 낮은 에너지 원자 궤도를 가집니다. 결과적인 결합 분자 궤도 에너지는 전기적 음성이 높은 원자 궤도보다 더 가까울 것이고 반결합 분자 궤도 에너지는 전기적 음성이 낮은 원자 궤도와 더 가까울 것입니다. 분자 궤도 이론은 벤젠과 같은 다원 분자들에서도 유용합니다.

벤젠의