Lý thuyết quỹ đạo phân tử là gì?

Lý thuyết quỹ đạo phân tử, hay lý thuyết MO, là một phương pháp giải thích liên kết giữa các nguyên tử về mặt điện tử được trải ra xung quanh một phân tử thay vì định vị xung quanh các nguyên tử, trái ngược với lý thuyết liên kết hóa trị, hoặc lý thuyết VB.Các electron trong các nguyên tử được sắp xếp theo quỹ đạo trong các lớp con trong vỏ.Theo nguyên tắc chung, đó là các electron trong các quỹ đạo trong lớp vỏ ngoài cùng có liên quan đến liên kết hóa học, mặc dù có những ngoại lệ cho điều này.Một quỹ đạo có thể chứa tối đa hai electron, phải có các spin đối diện.Trong lý thuyết quỹ đạo phân tử, khi hai nguyên tử tạo thành một liên kết hóa học, các quỹ đạo nguyên tử của các electron liên kết kết hợp để tạo ra các quỹ đạo phân tử với các quy tắc tương tự liên quan đến số lượng và spin của các electron..Thay vì chiếm một điểm xác định trong không gian tại một thời điểm nhất định, một electron được trải ra trên tất cả các vị trí có thể của nó xung quanh nhân nguyên tử và vị trí của nó chỉ có thể được thể hiện về mặt xác suất.Một phương trình được phát triển bởi nhà vật lý Erwin Schrodinger có thể được sử dụng để xác định chức năng sóng sóng của một quỹ đạo nguyên tử, cho phép khả năng tìm thấy một electron ở các vị trí khác nhau xung quanh nhân theo phân bố mật độ electron.Lý thuyết quỹ đạo phân tử giải thích liên kết nguyên tử bằng cách thêm các hàm sóng của các quỹ đạo nguyên tử liên quan đến liên kết để tạo ra các hàm sóng cho các quỹ đạo phân tử bao quanh toàn bộ phân tử.Các quỹ đạo phân tử được sản xuất.Trong lần đầu tiên, các quỹ đạo nguyên tử được thêm vào trong pha mdash;Tích cực đến tích cực và tiêu cực đến âm tính.Loại thứ hai là một trong đó chúng nằm ngoài giai đoạn mdash;Tiêu cực với tích cực và dương tính với âm tính.

Sự bổ sung pha cho một quỹ đạo phân tử với mật độ electron tập trung trong không gian giữa các hạt nhân, đưa chúng lại gần nhau hơn và kết quảQuỹ đạo nguyên tử gốc kết hợp.Điều này được gọi là một quỹ đạo liên kết.Sự bổ sung ngoài pha dẫn đến mật độ electron được tập trung ra khỏi không gian giữa các hạt nhân, kéo chúng ra xa nhau và tạo ra một cấu hình có mức năng lượng cao hơn so với quỹ đạo nguyên tử.Đây được gọi là một quỹ đạo chống liên kết.Các electron từ các quỹ đạo nguyên tử liên quan đến liên kết sẽ thích lấp đầy các quỹ đạo phân tử liên kết năng lượng thấp hơn. Để xác định bản chất của liên kết giữa hai nguyên tử, thứ tự liên kết của Hồi/2.Một thứ tự liên kết bằng 0 chỉ ra rằng sẽ không có liên kết nào diễn ra.So sánh, một thứ tự liên kết 1 chỉ ra một liên kết duy nhất, với 2 và 3 biểu thị liên kết gấp đôi và ba, tương ứng. Là một ví dụ rất đơn giản, liên kết của hai nguyên tử hydro có thể được mô tả theo lý thuyết quỹ đạo phân tử.Mỗi nguyên tử chỉ có một electron, thông thường trong quỹ đạo năng lượng thấp nhất.Các chức năng sóng của các quỹ đạo này được thêm vào, tạo ra một liên kết và một quỹ đạo chống liên kết.Hai electron sẽ lấp đầy quỹ đạo liên kết năng lượng thấp hơn, không có electron trong quỹ đạo chống liên kết.Do đó, thứ tự trái phiếu là (2 - 0)/2 ' 1, cho một liên kết duy nhất.Điều này phù hợp với lý thuyết VB và quan sát. Sự tương tác của hai nguyên tử của nguyên tố tiếp theo trong bảng tuần hoàn, helium, cho kết quả khác nhau vì có hai electron trong quỹ đạo trong mỗi nguyên tử helium.Khi các chức năng sóng được thêm vào, một liên kết và một quỹ đạo chống liên kết được tạo ra, như với hydro.Lần này, tuy nhiên, có bốn electron liên quan.Hai electron sẽ lấp đầy quỹ đạo liên kết và hai cái còn lại sẽ phải lấp đầy quỹ đạo chống liên kết năng lượng cao hơn.Thứ tự trái phiếu lần này là (2 - 2)/2 ' 0, vì vậy không có liên kết nào sẽ có vị tríe.Một lần nữa, điều này đồng ý với lý thuyết VB và với quan sát: helium không hình thành các phân tử. Lý thuyết quỹ đạo phân tử cũng dự đoán chính xác các liên kết gấp đôi và ba đối với các phân tử oxy và nitơ, tương ứng.Trong hầu hết các trường hợp, lý thuyết MO và lý thuyết liên kết hóa trị phù hợp;Tuy nhiên, trước đây giải thích tốt hơn các phân tử trong đó thứ tự liên kết nằm giữa một liên kết đơn và đôi và tính chất từ tính của các phân tử.Nhược điểm chính của lý thuyết quỹ đạo phân tử là, ngoại trừ các trường hợp rất đơn giản như ở trên, các tính toán phức tạp hơn nhiều.