Was ist die molekulare Orbitalentheorie?

Die molekulare Orbitalentheorie oder die MO -Theorie ist eine Methode zur Erklärung der Bindung zwischen Atomen in Bezug auf Elektronen, die sich eher um ein Molekül als um die Atome herum verteilt, im Gegensatz zur Valenzbindungstheorie oder der VB -Theorie.Elektronen in Atomen sind in Orbitalen innerhalb von Unterschalen in Schalen angeordnet.In der Regel sind es die Elektronen in den Orbitalen innerhalb der äußersten Hülle, die an der chemischen Bindung beteiligt sind, obwohl es Ausnahmen davon gibt.Ein Orbital kann maximal zwei Elektronen enthalten, die entgegengesetzte Spins haben müssen.In der molekularen Orbitalentheorie werden die Atomorbitale der Bindungselektronen, wenn zwei Atome eine chemische Bindung bilden.Anstatt zu einem bestimmten Zeitpunkt einen bestimmten Punkt im Weltraum zu gewinnen, wird ein Elektron über all seinen möglichen Stellen um den Atomkern ausgebreitet und seine Position kann nur nach Wahrscheinlichkeit ausgedrückt werden.Eine vom Physiker Erwin Schrodinger entwickelte Gleichung kann verwendet werden, um die „Wellenfunktion“ eines atomaren Orbitals zu bestimmen, was die Wahrscheinlichkeit gibt, dass ein Elektron an verschiedenen Stellen rund um den Kern in Bezug auf eine Elektronendichteverteilung gefunden wird.Die molekulare Orbitalentheorie erklärt die atomare Bindung, indem die Wellenfunktionen der atomaren Orbitale hinzugefügt werden, die an der Bindung beteiligt sind, um die Wellenfunktionen für molekulare Orbitale zu geben, die das gesamte Molekül einschließen.Molekulare Orbitale werden produziert.Im ersten werden die Atomorbitale in Phase mdash hinzugefügt;positiv bis positiv und negativ.Der zweite Typ ist einer, bei dem sie aus der Phase sind und Mdash;Originalatomare Orbitale kombiniert.Dies ist als Bindungsorbital bekannt.Die Außenzusatzentwicklung führt dazu, dass die Elektronendichte vom Raum zwischen den Kernen entfernt ist, sie weiter auseinander ziehen und eine Konfiguration mit einem höheren Energieniveau als die atomaren Orbitale erzeugen.Dies ist als Anti-Bonding-Orbital bekannt.Elektronen aus den Atomorbitalen, die an der Bindung beteiligt sind, werden es vorziehen, die molekularen Orbitale mit niedrigeren Energiebindungen zu füllen.

Um die Art der Bindung zwischen zwei Atomen zu bestimmen, wird die „Bindungsreihenfolge“ berechnet als: (Bindungselektronen-Antibindungselektronen)/2.Eine Bindungsreihenfolge von Null zeigt an, dass keine Bindung stattfinden wird.Im Vergleich dazu zeigt eine Bindungsreihenfolge von 1 eine einzelne Bindung an, wobei 2 und 3 Doppel- bzw. Dreifachbindungen anzeigen.Jedes Atom hat nur ein Elektron, normalerweise in der niedrigsten Energieumlaufbahn.Die Wellenfunktionen dieser Orbitale werden hinzugefügt, wodurch eine Bindung und ein antibindendes Orbital verleiht werden.Die beiden Elektronen füllen das Umlaufbindungsorbital mit niedrigerer Energieverbindung ohne Elektronen im anti-dichtenden Orbital.Die Bindungsreihenfolge ist daher (2 - 0)/2 ' 1, was eine einzelne Bindung ergibt.Dies stimmt mit der VB -Theorie und der Beobachtung überein.

Die Wechselwirkung zweier Atome des nächsten Elements in der Periodenzüchter, Helium, liefert ein anderes Ergebnis, da in jedem Heliumatom zwei Elektronen in einem Orbital vorhanden sind.Wenn die Wellenfunktionen hinzugefügt werden, werden wie bei Wasserstoff eine Bindung und ein antibindendes Orbital erzeugt.Diesmal sind jedoch vier Elektronen beteiligt.Zwei Elektronen füllen das Bindungsorbital und die anderen beiden müssen das Anti-Bindungs-Orbital mit höherer Energie füllen.Die Bindungsreihenfolge ist diesmal (2 - 2)/2 ' 0, sodass keine Bindung platziert wirde.Dies stimmt wiederum mit der VB -Theorie und der Beobachtung überein: Helium bildet keine Moleküle.

Molekulare Orbitalentheorie prognostiziert auch die Doppel- und Dreifachbindungen für Sauerstoff- bzw. Stickstoffmoleküle.In den meisten Fällen stimmen die MO -Theorie und die Valenzbindungstheorie überein;Ersteres erklärt jedoch bessere Moleküle, bei denen die Bindungsreihenfolge zwischen einer einzelnen und einer doppelten Bindung und den magnetischen Eigenschaften von Molekülen liegt.Der Hauptnachteil der molekularen Orbitalentheorie besteht darin, dass die Berechnungen mit Ausnahme sehr einfacher Fälle wie oben viel komplizierter sind.