Orbital molekularny

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Kształt orbitalu wiążącego 1sσ cząsteczki H2
Kształt orbitalu antywiążącego 1sσ* cząsteczki H2

Orbital molekularny (inaczej: cząsteczkowy, skrót: MO) – funkcja opisująca stan elektronu w cząsteczce, w ramach teorii orbitali molekularnych (ang. molecular orbital theory). Zwykle przedstawia się go jako kombinację orbitali atomowych – „zwykłych” bądź zhybrydyzowanych.

Wodór (H, łac. hydrogenium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 1, niemetal z bloku s układu okresowego. Jego izotop, prot, jest najprostszym możliwym atomem, zbudowanym z jednego protonu i jednego elektronu.Wiązanie π - wiązanie chemiczne powstałe w wyniku nakładania bocznego orbitali atomowych (oprócz orbitali s). Kształt tego wiązania wyznacza orbital molekularny π. Przy opisie wiązania π w indeksie dolnym lub po spacji podaje się jakie orbitale tworzą dane wiązanie, np. πd-d, πp-p*, gdzie * oznacza orbital antywiążący.

Orbitale molekularne dzieli się głównie na:

  • zlokalizowane, np. H–O w wodzie
  • zdelokalizowane, np. w cząsteczce benzenu
  • Jednakże każdą funkcję falową elektronów w cząsteczce można przedstawić jako wyznacznik Slatera orbitali totalnie zdelokalizowanych lub całkiem zlokalizowanych.

    Zarówno jedne, jak i drugie mogą być:

    Hybrydyzacja – tworzenie hipotetycznych mieszanych orbitali elektronów atomu w cząsteczce związku chemicznego (rodzaj „orbitali cząsteczkowych”) z pojedynczych „orbitali atomowych” przez liniową kombinację odpowiednich funkcji falowych (zob. przybliżone metody rozwiązywania równania Schrödingera). Wynikiem obliczeń są „funkcje mieszane” opisujące prawdopodobne położenie poszczególnych elektronów walencyjnych w cząsteczce (orbitale zhybrydyzowane, hybrydy). Wyznaczenie hybryd orbitali elektronów walencyjnych pozwala określać możliwości tworzenia wiązań zlokalizowanych i wyznaczać kierunki wiązań sigma w przestrzeni (teoretyczna podstawa stereochemii).Orbital – funkcja falowa będącą rozwiązaniem równania Schrödingera dla szczególnego przypadku układu jednego elektronu znajdującego się na jednej z powłok atomowych lub tworzących wiązanie chemiczne. Orbital jest funkcją falową jednego elektronu, której kwadrat modułu (zgodnie z interpretacją Maxa Borna) określa gęstość prawdopodobieństwa napotkania elektronu w danym punkcie przestrzeni.
  • wiążące (stabilizują cząsteczkę)
  • antywiążące (destablilizują cząsteczkę, są oznaczane gwiazdką [*])
  • niewiążące (są obojętne przy oznaczaniu trwałości cząsteczki)
  • Przykłady orbitali molekularnych:

  • σs-s – wszystkie MO utworzone z orbitali s to wiązania σ
  • σs-p – wiązanie powstałe przez czołowe nakładanie się orbitali s i p
  • σs-sp – wiązanie pomiędzy orbitalem s a hybrydą sp, jak np. w metanie
  • πp-p – wiązanie π może występować tylko z orbitalami innymi niż s, czyli p, d i f.
  • πp-p* antywiążący orbital π
  • δ – orbital powstały przez boczne nakładanie się dwóch orbitali d, lub orbitalu d z orbitalem π*, posiada dokładnie dwie płaszczyzny węzłowe zawierające oś wiązania
  • φ – orbital powstały przez boczne nakładanie się dwóch orbitali f
  • W wiązaniu σ występuje czołowe nakładanie się orbitali, a w wiązaniach π, δ i φ – boczne.

    Wiązanie σ – wiązanie chemiczne powstające przez czołowe nakładania się dwóch orbitali atomowych, w wyniku czego powstają dwa nowe orbitale: wiążący i antywiążący. Kształt wiązania σ wyznacza orbital molekularny σ. Przy opisie wiązania σ w indeksie dolnym lub po spacji podaje się, jakie orbitale tworzą dane wiązanie, np.: σsp-sp, σsp-sp, σsp-s, σp-p*, σs-s, gdzie * oznacza orbital antywiążący.Orbital s – orbital, czyli falowa funkcja własna elektronu w polu oddziaływania jądra lub rdzenia atomowego, który odpowiada pobocznej liczbie kwantowej l = 0. Energia elektronu na orbitalu s jest zależna od wartości głównej liczby kwantowej, n. Wartości funkcji falowej w różnych punktach sferycznej chmury elektronowej otaczającej ładunek centralny nie zależą od kierunku promienia sfery. Charakter ich zależności od odległości od centrum jest różny dla różnych liczb kwantowych n. Najbardziej prawdopodobne jest znalezienie elektronu w takiej odległości od jądra, która jest zbliżona do promienia odpowiedniej orbity Bohra.
    Rezonans chemiczny (mezomeria) – sposób przedstawiania struktury związków chemicznych i innych indywiduów chemicznych za pomocą tzw. struktur granicznych. Faktyczna struktura cząsteczki jest opisywana przez kombinację liniową tych struktur.raWiązanie δ - wiązanie chemiczne powstałe w wyniku nakładania bocznego orbitali atomowych d. Kształt tego wiązania wyznacza orbital molekularny δ, o takiej samej symetrii jak orbital atomowy d. Wiązania delta są najczęściej spotykane w związkach metaloorganicznych. Niektóre związki rutenu i molibdenu zawierają wiązanie poczwórne między atomami metalu o strukturze σπδ.




    Warto wiedzieć że... beta

    Benzen – organiczny związek chemiczny z grupy arenów. Jest to najprostszy karbocykliczny, obojętny węglowodór aromatyczny. Jego nieorganicznym analogiem jest borazyna.
    Orbital antywiążący – orbital molekularny destabilizujący cząsteczkę, w którym elektrony mają wyższą energię niż gdyby przebywały na swoich orbitalach atomowych. Orbitale antywiążące są oznaczane gwiazdką, np. σ* lub π*.
    Orbital p – taki orbital, czyli falowa funkcja własna elektronu w polu oddziaływania jądra lub rdzenia atomowego, która odpowiada pobocznej liczbie kwantowej l = 1. Od wartości głównej liczby kwantowej (n) zależy energia elektronu, a od wartości magnetycznej liczby kwantowej (m = 0, ±1) – funkcja rozkładu określająca „gęstość ładunku” (kwadrat modułu funkcji falowej) w różnych punktach otoczenia jądra. Orbitale px, py, pz mają formę wzajemnie prostopadłych „obrotowych ósemek”, łącznie wypełniających sferę wokół jądra (podobnie jak orbital s). Radialny rozkład gęstości cechują maksima (w liczbie n–1). Najwyższe z nich występuje w odległości od jądra zbliżonej do wartości promienia odpowiedniej orbity Bohra.

    Reklama