π Молекулярные орбитали 1,3-бутадиена

1,3-бутадиен представляет собой сопряженную систему с четырьмя sp-2 гибридизованными атомами углерода, каждый из которых имеет негибридизованную p-орбиталь, содержащую один электрон.

Линейная комбинация четырех негибридизованных атомных p-орбиталей приводит к образованию четырех π молекулярных орбиталей, двух связывающих и двух антисвязывающих.

Четыре π электрона занимают две низшие молекулярные орбитали, ψ₁ и ψ₂.

ψ₂ — это самая высокая занятая молекулярная орбиталь или HOMO, а ψ₃ — самая низкая незанятая молекулярная орбиталь или LUMO.

Обратите внимание, что ψ₁ образуется в результате синфазного перекрытия всех четырех p-орбиталей, что приводит к связывающим взаимодействиям между всеми соседними атомами углерода. Это объясняет частичный характер двойной связи C2–C3 и стабилизацию, полученную в результате делокализации электронов.

В ψ₂ противофазное перекрытие между C2 и C3 приводит к образованию узла — области с нулевой электронной плотностью без связывающего взаимодействия.

По мере того как энергия молекулярных орбиталей увеличивается от ψ₁ до ψ₄, число узлов увеличивается постепенно, а связывающее взаимодействие уменьшается.