Teoria MO i wiązania kowalencyjne

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

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, daje orbitale molekularne sigma. Gęstość elektronów na orbicie sigma jest wyśrodkowana wokół osi międzyjądrowej.

Boczne nakładanie się, takie jak boczne zachodzenie na siebie dwóch orbitali p, powoduje powstanie orbitali molekularnych pi. 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 pi są zazwyczaj równe pod względem energii lub zdegenerowane, podobnie jak orbitale antywiążące pi.

Teoria orbitali molekularnych przewiduje stabilność wiązań kowalencyjnych na podstawie kolejności wiązań cząsteczki, czyli liczby elektronów na orbitalach wiążących minus liczba elektronów na orbitalach antywiążących podzielona przez dwa.

Zamówienie obligacji większe od zera oznacza, że może istnieć jedno lub więcej wiązań kowalencyjnych, podczas gdy zamówienie obligacji równe zero oznacza, że obligacje nie powinny istnieć.

Teoria orbitali molekularnych jest również przydatna w przypadku cząsteczek wieloatomowych, takich jak benzen. Model Lewisa benzenu nie może dokładnie odwzorować jego zdelokalizowanych elektronów, podczas gdy teoria orbitali molekularnych przypisuje te elektrony do trzech orbitali molekularnych wiążących pi pokrywających cały pierścień węglowy.