Diagrama orbital Molecular (Português)

um diagrama orbital molecular diatómico é usado para compreender a ligação de uma molécula diatómica. Diagramas de MO podem ser usados para deduzir propriedades magnéticas de uma molécula e como eles mudam com ionização. Eles também dão insight para a ordem de ligação da molécula, quantas ligações são compartilhadas entre os dois átomos.

as energias dos elétrons são entendidas aplicando a equação de Schrödinger a uma molécula., A mecânica quântica é capaz de descrever as energias exatamente para sistemas de elétrons únicos, mas pode ser aproximada precisamente para múltiplos sistemas de elétrons usando a aproximação Born-Oppenheimer, tal que os núcleos são assumidos estacionários. O método LCAO-MO é usado em conjunto para descrever o estado da molécula.as moléculas diatómicas consistem numa ligação entre apenas dois átomos. Eles podem ser divididos em duas categorias: homonuclear e heteronuclear. Uma molécula diatômica homonuclear é um composto de dois átomos do mesmo elemento. Exemplos são H2, O2, e N2., A heteronuclear diatomic molecule is composed of two atoms of two different elements. Examples include CO, HCl, and NO.

DihydrogenEdit

The smallest molecule, hydrogen gas exists as dihydrogen (H-H) with a single covalent bond between two hydrogen atoms., Como cada átomo de hidrogênio tem uma única orbital atômica 1s para seu elétron, a ligação forma-se por sobreposição destes dois orbitais atômicos. Na figura os dois orbitais atômicos são representados à esquerda e à direita. O eixo vertical representa sempre as energias orbitais. Cada orbital atômica é ocupada individualmente com uma seta para cima ou para baixo representando um elétron.

A aplicação da teoria de MO para Di-hidrogeno resulta em ter ambos os elétrons na ligação MO com a configuração de elétrons 1σg2. A ordem de ligação para dihidrogeno é (2-0) / 2 = 1., O espectro fotoelectrónico de dihidrogénio mostra um único conjunto de multiplicadores entre 16 e 18 eV (electrões volts).

O diagrama de dihidrogéneo mo ajuda a explicar como se quebra uma ligação. Ao aplicar energia ao dihidrogeno, uma transição eletrônica molecular ocorre quando um elétron no mo de ligação é promovido ao MO antibonding. O resultado é que já não há um ganho líquido em energia.

a superposição dos dois orbitais atômicos 1s leva à formação dos orbitais σ e σ* moleculares. Dois orbitais atômicos em fase criam uma maior densidade de elétrons, que leva ao σ orbital., Se os dois orbitais 1s não estão em fase, um nó entre eles causa um salto em energia, o orbital σ*. A partir do diagrama você pode deduzir a ordem de ligação, quantas ligações são formadas entre os dois átomos. Para esta molécula é igual a um. A ordem de ligação também pode dar uma visão de quão próxima ou esticada uma ligação se tornou se uma molécula é ionizada.

Dihelium e diberilliumedit

Dihelium (He-He) é uma molécula hipotética e a teoria dos MO ajuda a explicar porque dihelium não existe na natureza., O diagrama de MO para dihélio parece muito semelhante ao do dihidrogênio, mas cada hélio tem dois elétrons em seu orbital atômico 1s ao invés de um para hidrogênio, então existem agora quatro elétrons para colocar nos orbitais moleculares recém-formados.

A única maneira de fazer isso é por ocupando tanto o vínculo e antibonding orbitais com dois elétrons, o que reduz o vínculo de ordem ((2-2)/2) para zero e cancela a energia líquida de estabilização., No entanto, ao remover um elétron do dihélio, a espécie estável de fase gasosa He+
2 íon é formado com a ordem de ligação 1/2.outra molécula que é excluída com base neste princípio é o diberílio. Berílio tem uma configuração eletrônica 1s22s2, então existem novamente dois elétrons no nível de Valência. No entanto, os 2s podem se misturar com os orbitais 2p em diberílio, enquanto que não há orbitais p no nível de valência de hidrogênio ou hélio., Esta mistura faz com que o orbital antibonding 1σu seja ligeiramente menos antibonding do que o orbital de ligação 1σg é ligação, com um efeito líquido que toda a configuração tem uma natureza de ligação ligeira. Assim, a molécula de diberílio existe (e tem sido observada na fase gasosa). No entanto, ainda tem uma baixa energia de dissociação de apenas 59 kJ * mol-1.

Dilitiumedit

MO teoria prediz corretamente que dilithium é uma molécula estável com ordem de ligação 1 (configuração 1σg21σu22σg2). Os MOs 1s são completamente preenchidos e não participam da ligação.,

Dilithium é uma fase gasosa de uma molécula com uma muito menor força de ligação de di-porque a 2s elétrons estão mais longe do núcleo. Em uma análise mais detalhada que considera o ambiente de cada orbital devido a todos os outros elétrons, ambos os orbitais 1σ têm energias mais elevadas do que o 1s AO e o 2σ ocupado também é maior em energia do que o 2s AO (ver Tabela 1).,

DiboronEdit

o diagrama MO para diboro (B-B, configuração de elétrons 1σg21σu22σg22σu21πu2) requer a introdução de um modelo de sobreposição orbital atômica para orbitais p. Os três orbitais p em forma de haltere têm energia igual e são orientados mutuamente perpendicularmente (ou ortogonalmente). The p-orbitals oriented in the z-direction (pz) can overlap end-on forming a bonding (symmetrical) σ orbital and an antibonding σ* molecular orbital., Em contraste com o sigma 1s MO’s, O σ 2p tem alguma densidade de elétrons não-ligantes em ambos os lados dos núcleos e O σ* 2P tem alguma densidade de elétrons entre os núcleos.

os outros dois p-orbitais, py e px, podem sobrepor-se lado a lado. O orbital de ligação resultante tem a sua densidade de electrões na forma de dois lóbulos acima e abaixo do plano da molécula. O orbital não é simétrico em torno do eixo molecular e é portanto um orbital pi. O orbital pi antibonding (também assimétrico) tem quatro lóbulos apontando para longe dos núcleos., Ambos orbitais py e px formam um par de orbitais pi iguais em energia (degenerado) e podem ter energias mais altas ou menores do que a do orbital sigma.

em diboro os elétrons 1s e 2s não participam na ligação, mas os elétrons únicos nos orbitais 2p ocupam o 2npy e os MO 2npx, resultando na ordem de ligação 1. Como os elétrons têm energia igual (eles são degenerados), o diboro é um diretório e como os spins são paralelos, a molécula é paramagnética.,

Em alguns diborynes o boro átomos são excitados e a ordem de ligação é de 3.

DicarbonEdit

como diboro, dicarbono (configuração de elétrons C-C:1σg21σu22σg22σu21πu4) é uma molécula de fase gasosa reativa. A molécula pode ser descrita como tendo duas ligações pi, mas sem uma ligação sigma.,

DinitrogenEdit

Com nitrogênio, vemos os dois orbitais moleculares de mistura e a energia de repulsão. Este é o raciocínio para o rearranjo de um diagrama mais familiar. Observe como O σ Do 2p se comporta mais como não-ligação devido à mistura, o mesmo com o 2S σ. Isto também causa um grande salto em energia no orbital 2P σ*. A ordem de ligação do nitrogênio diatômico é três, e é uma molécula diamagnética.,

a ordem de ligação para o dinitrogénio (1σg21σu22σg22σu21πu43σg2) é de três porque dois electrões são agora também adicionados no 3σ MO. O diagrama de MO correlaciona-se com o espectro experimental de fotoelectron para nitrogênio. Os elétrons 1σ podem ser comparados a um pico de 410 eV (Larga), os elétrons 2σg a 37 eV (Larga), os elétrons 2σu a 19 eV (Dupla), os elétrons 1nu4 a 17 eV (multiplets), e finalmente os 3σg2 a 15,5 eV (sharp).,

DioxygenEdit

o Oxigênio tem uma configuração semelhante a H2, mas agora consideramos 2s e 2p orbitais. Ao criar os orbitais moleculares dos orbitais p, observe que os três orbitais atômicos se dividiram em três orbitais moleculares, um único degenerado σ e um duplamente degenerado orbital π. Outra propriedade que podemos observar examinando diagramas orbitais moleculares é a propriedade magnética de diamagnético ou paramagnético., Se todos os elétrons estão emparelhados, há uma ligeira repulsão e é classificado como diamagnético. Se elétrons não emparelhados estão presentes, ele é atraído para um campo magnético e, portanto, paramagnético. O oxigênio é um exemplo de um diatômico paramagnético. Note também que a ordem de ligação do oxigênio diatômico é dois.

MO o tratamento do dioxígeno é diferente do tratamento das moléculas diatômicas anteriores porque o pσ MO é agora menor em energia do que os orbitais 2π. Isto é atribuído à interação entre o 2s MO e o 2PZ MO., Distribuindo 8 elétrons sobre 6 orbitais moleculares deixa os dois últimos elétrons como um par degenerado no 2pn* orbitais antibonding resultando em uma ordem de ligação de 2. Como em diboro, estes dois elétrons não emparelhados têm o mesmo spin no estado do solo, que é um tripleto de oxigênio paramagnético. O primeiro estado excitado tem ambos os elétrons HOMO emparelhados em um orbital com voltas opostas, e é conhecido como oxigênio singlet.,

O vínculo de ordem diminui e o comprimento de ligação aumenta na ordem O+
2 (112.2 pm), O
2 (121 pm), O−
2 (128 horas) e de O2
2 (149 pm).

Difluorine e dineonEdit

Em difluorine dois elétrons ocupam o 2pn* com um vínculo ordem de 1., In dineon Ne
2 (as with dihelium) the number of bonding electrons equals the number of antibonding electrons and this molecule does not exist.

Dimolybdenum e ditungstenEdit