Wiążące a antywiążące orbitale molekularne
Różnicę między orbitalami molekularnymi wiążącymi i antywiążącymi można najlepiej wyjaśnić za pomocą „teorii orbitali molekularnych”. Te dwa typy orbitali molekularnych powstają podczas tworzenia kowalencyjnych wiązań chemicznych. Najważniejszą różnicą między orbitalami molekularnymi wiążącymi i antywiążącymi jest ich poziom energii w porównaniu z macierzystymi orbitalami atomowymi. Ta różnica poziomów energii prowadzi do innych różnic między dwoma orbitalami molekularnymi.
Orbitale molekularne wiążące i antywiążące są tworzone przez liniową kombinację orbitali atomowych. Poniższe kluczowe pojęcia są bardzo ważne, aby zrozumieć różnicę między orbitalami molekularnymi wiążącymi i antywiążącymi.
Zasada Aufbau – orbitale o najniższej energii są wypełniane jako pierwsze.
Zasada wykluczenia Pauliego – Maksymalna liczba elektronów (o przeciwnych spinach), które mogą zajmować orbitę, to dwa.
Zasada Hunda – Gdy istnieje kilka orbitali molekularnych o równej energii, elektrony zajmują orbitale molekularne pojedynczo, zanim dwa zajmą ten sam orbital molekularny.
Czym są wiążące orbitale molekularne?
Łączenie orbitali molekularnych powstaje z orbitali atomowych przez połączenie w fazie orbitali atomowych. Zwiększa gęstość elektronową pomiędzy związanymi atomami. Ich energia jest niższa niż orbitali atomowych. Elektrony są najpierw wypełniane do wiążących orbitali molekularnych i stabilizują cząsteczkę, ponieważ wiążą mniej energii niż elektron w atomie macierzystym.
Molekularny wykres orbitalny dla wodoru
Czym są antywiążące orbitale molekularne?
Antibondingowe orbitale molekularne są tworzone przez kombinację orbitali atomowych w przesuniętej fazie, co zmniejsza gęstość elektronów między dwoma atomami. W antywiążących orbitalach molekularnych energia jest wyższa niż orbitali atomowych, które je utworzyły. W związku z tym, gdy elektrony są wprowadzane w antywiążące orbitale molekularne, destabilizuje to wiązanie między dwoma atomami.
H2 1sσ antywiążący orbital molekularny
Jaka jest różnica między wiążącymi orbitalami molekularnymi a antywiążącymi orbitalami molekularnymi?
Energia:
ENERGIAAntywiążące orbitale molekularne > ENERGIAWiążące orbitale molekularne
• Spajające orbitale molekularne mają niższą energię w porównaniu z macierzystym orbitalem atomowym.
• Antywiążące orbitale molekularne mają wysoką energię niż te z macierzystych orbitali atomowych.
• Ogólnie, elektrony są najpierw wypełniane do niższych poziomów energetycznych. Dlatego elektrony są najpierw wypełniane do wiążących orbitali molekularnych, a następnie do antywiążących orbitali molekularnych.
Stabilność:
• wiążące orbitale molekularne są bardziej stabilne niż zarówno orbitale przeciwwiążące, jak i macierzyste orbitale atomowe.
• Antywiążące orbitale molekularne są mniej stabilne niż zarówno wiążące orbitale molekularne, jak i macierzyste orbitale atomowe.
• Głównym powodem różnicy w stabilności jest różnica poziomów energii. Im wyższa energia, tym mniejsza stabilność. Im mniejsza energia tym większa stabilność.
Dostępność elektronów:
• Prawdopodobieństwo znalezienia elektronu jest bardzo wysokie w przypadku wiązania orbitali molekularnych.
• Znalezienie elektronu w antywiążących orbitalach molekularnych jest minimalne.
Wkład w kształt cząsteczki:
• Wiązanie orbitali molekularnych bezpośrednio wpływa na kształt cząsteczki.
• Antywiążące orbitale molekularne nie wpływają na kształt cząsteczki.
