Moleküler Orbital Teorisine Genel Bakış

Moleküler yörünge teorisi, elektronların moleküllerdeki dağılımını, atomlardaki elektronların dağılımının atomik orbitaller kullanılarak tanımlandığı şekilde tanımlar. Kuantum mekaniği, bir atomdaki davranışa benzer bir dalga fonksiyonu olan Ψ ile bir moleküldeki bir elektronun davranışını tanımlar. İzole edilmiş atomların etrafındaki elektronlar gibi, moleküllerdeki atomların etrafındaki elektronlar da ayrık (nicelleştirilmiş) enerjilerle sınırlıdır. Bir molekülde değerlik elektronunun bulunma olasılığı yüksek olan uzay bölgesine moleküler orbital (PΨ²) denir. Atomik bir yörünge gibi, bir moleküler yörünge, ters dönüşe sahip iki elektron içerdiğinde doludur.

Atomik Orbitallerin Doğrusal Kombinasyonu

Moleküler orbitaller oluşturmak için atomik orbitalleri birleştirmenin matematiksel sürecine, atomik orbitallerin doğrusal kombinasyonu (LCAO) denir. Kuantum mekaniği, moleküler orbitalleri atomik yörünge dalga fonksiyonlarının kombinasyonları olarak tanımlar. Dalgaları birleştirmek yapıcı veya yıkıcı girişime yol açabilir. Orbitallerde, dalgalar, elektron yoğunluğu olasılığı daha yüksek olan ve faz dışı dalgalar üreten düğümler veya elektron yoğunluğu olmayan bölgeler üreten faz içi dalgalarla birleşebilir.

Bağlayıcı ve Bağlayıcı Olmayan Moleküler Orbitaller

Bitişik atomlar üzerindeki iki atomik s orbitalinin örtüşmesinden oluşabilen iki tür moleküler orbital vardır. Faz içi kombinasyon, elektron yoğunluğunun çoğunun doğrudan çekirdekler arasında olduğu daha düşük enerjili bir σ_s moleküler orbitali ("sigma-s" olarak okunur) üretir. Faz dışı toplama (veya dalga fonksiyonlarının çıkarılması), çekirdekler arasında bir düğüm bulunan daha yüksek enerjili bir σ_s* moleküler orbitali ("sigma-s-star" olarak okunur) üretir. Yıldız işareti, yörüngenin anti-bağlayıcı bir yörünge olduğunu belirtir. Bir σ yörüngesindeki elektronlar aynı anda her iki çekirdek tarafından çekilir ve izole edilmiş atomlarda olduğundan daha kararlıdır (daha düşük enerjili). Bu orbitallere elektron eklemek, iki çekirdeği bir arada tutan bir kuvvet yaratır, bu nedenle bu orbitallere bağlanma orbitalleri denir. σ_s* orbitallerindeki elektronlar, iki çekirdek arasındaki bölgeden oldukça uzakta konumlanmıştır. Çekirdekler ve bu elektronlar arasındaki çekici kuvvet, iki çekirdeği birbirinden ayırır. Bu nedenle, bu orbitallere antibonding orbitalleri denir. Elektronlar, daha yüksek enerjili antibonding yörüngesinden önce düşük enerjili bağ yörüngesini doldurur. 

p orbitallerinde, dalga fonksiyonu, zıt fazlara sahip iki lob ortaya çıkarır. Aynı fazın yörünge lobları üst üste geldiğinde, yapıcı dalga girişimi elektron yoğunluğunu artırır. Zıt fazın bölgeleri örtüştüğünde, yıkıcı dalga paraziti elektron yoğunluğunu azaltır ve düğümler oluşturur. p orbitalleri uç uca çakıştıklarında σ ve σ* orbitallerini oluştururlar. İki p orbitalinin yan yana çakışması, bir pi (π) bağ moleküler orbitaline ve bir π* bağlayıcı olmayan moleküler orbitaline yol açar. π yörüngesindeki elektronlar, her iki çekirdekle etkileşime girer ve iki atomu bir arada tutmaya yardımcı olarak onu bir bağ yörüngesi haline getirir. Faz dışı kombinasyon için, biri çekirdek arası eksen boyunca ve diğeri çekirdekler arasında dikey olan iki düğüm düzlemi oluşturulmuştur.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır Openstax, Chemistry 2e, Section 8.4: Molecular Orbital Theory.