Teoria orbity molekularnej I

Teoria orbitali molekularnych opisuje rozkład elektronów w cząsteczce, a nie lokalizowanie ich w określonych wiązaniach między atomami. 

Podobnie jak orbitale atomowe, orbitale molekularne są funkcjami falowymi opisującymi, gdzie prawdopodobnie znajdują się elektrony. Funkcje te są szacowane za pomocą procesu matematycznego zwanego liniową kombinacją orbitali atomowych. 

Fale mogą oddziaływać na siebie zarówno konstruktywnie, jak i destrukcyjnie. 

Konstruktywna interferencja między wewnątrzfazowymi orbitalami atomowymi odpowiada większej gęstości elektronów między dodatnio naładowanymi jądrami, dzięki czemu cząsteczka jest bardziej stabilna. Ten wiążący orbital molekularny ma niższą energię niż którykolwiek z oryginalnych orbitali atomowych.

Destrukcyjna interferencja między orbitalami atomowymi poza fazą odpowiada mniejszej gęstości elektronów w płaszczyźnie węzłowej między jądrami, co sprawia, że cząsteczka jest mniej stabilna. Ten antywiążący orbital molekularny ma wyższą energię niż orbitale atomowe i jest oznaczony gwiazdą lub gwiazdką.

Orbitale molekularne są klasyfikowane ze względu na sposób, w jaki orbitale atomowe nakładają się na siebie. Czołowe połączenie orbitali atomowych wzdłuż osi międzyjądrowej, takie jak nakładanie się dwóch orbitali s lub dwóch orbitali p od końca do końca, powoduje powstanie σ orbitali molekularnych. Gęstość elektronów na orbicie σ jest wyśrodkowana wokół osi międzyjądrowej. 

Boczne zachodzenie na siebie, takie jak boczne zachodzenie na siebie dwóch orbitali p, powoduje powstanie π orbitali molekularnych. Tutaj gęstość elektronów jest skoncentrowana po przeciwnych stronach osi międzyjądrowej.

Orientacja trzech różnych orbitali p oznacza, że zazwyczaj jedna para nakłada się na siebie od końca do końca, a pozostałe dwie pary zachodzą na boki. Orbitale wiążące π są zazwyczaj równe pod względem energii lub ulegają degeneracji, podobnie jak π orbitale antywiążące.

Orbitale mogą się na siebie nakładać, jeśli ich energie są podobne, a ich symetrie się zgadzają. Tak więc dwa orbitale 2s mogą się nakładać, ale orbital 2s na ogół ma znikome nakładanie się z orbitalem 1s lub 2p.