Teoria degli Orbitali Molecolari
Secondo la Teoria degli Orbitali Molecolari
gli elettroni si spargono nell’intera molecola:
ciascuno concorre a determinare la forza di tutti i legami.
L’orbitale molecolare è funzione d’onda di un solo elettrone
ottenuto dalla Combinazione Lineare di Orbitali Atomici
(LCAO):
Ψ(1)= cAΨA(1)+cBΨB(1)
dove le probabilità relative di occupare
un orbitale atomico rispetto all’altro
sono date da cA2 e cB2
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Teoria degli Orbitali Molecolari
H2: ogni elettrone ha uguale probabilità di trovarsi su A o su B → cA2 = cB2→ cA= ± cB
→ Ψ(1)= ΨA(1) ± ΨB(1) (non normalizzato)
1σ e 1σ* (legante e anti-legante)
o 1σg e 1σu (pari e dispari, omonucleari)
LUMO
HOMO
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He2: ogni elettrone ha uguale probabilità di trovarsi su A o su B → cA2 = cB2→ cA= ± cB
→ Ψ(1)= ΨA(1) ± ΨB(1) (non normalizzato)
1σ e 1σ*
He
HeA
He
He He
HeB
He2
Ho 4 elettroni: riempio sia l’orbitale legante che quello antilegante
Il carattere di quest’ultimo e leggermente maggiore: la molecola NON ESISTE
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Teoria degli Orbitali Molecolari
Atomi del secondo periodo
Molecole omonucleari: N2, O2
Valenza: 2s e 2p
Alla formazione degli orbitali σ contribuiscono tutti gli
orbitali atomici con simmetria assiale: 2s e 2pz
→ Ψ(1)= c1ΨA2s(1)+c2ΨB2s(1)+c3ΨA2p(1)+c4ΨB2p(1)
In realtà, le correzioni così introdotte sono minime e
si può ancora considerare i σ e σ* originati dai 2s
come distinti dai σ e σ* originati dai 2p
N2
O2
Gli orbitali atomici perpendicolari all’asse
intermolecolare (2px e 2py) formano ognuno un
legame π e uno π*, degeneri tra omologhi
L’ordine relativo degli orbitali molecolari dipende
dall’intervallo energetico che separa i livelli 2s dai 2p
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Teoria degli Orbitali Molecolari
Atomi del secondo periodo
Molecole omonucleari: N2, O2
Valenza: 2s e 2p
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Molecole Biatomiche Eteronucleari
Ogni elettrone NON HA PIU’ uguale probabilità di trovarsi su A o su B
→ cA2 ≠ cB2→ cA≠ cB
→ Ψ(1)= cAΨA(1) + cB ΨB(1)
H
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F
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NH → Ψ(1)= cHΨH(1) + cN ΨN(1)
H
N
TEOREMA VARIAZIONALE (minimi di energia): Ψ(1)= 0.54ΨH(1) + 0.84 ΨN(1)
Sull’atomo N carica parzialmente negativa, sull’atomo H carica parzialmente positiva:
POLARITA’
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CO → Ψ(1)= c1ΨCs(1) + c2 ΨOs(1) + c3 ΨCp(1) + c4 ΨOp1(1) + c5 ΨOp2(1) + c6 ΨOp3(1)
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MOLECOLE POLIATOMICHE
H2O → Ψ(1)= c1ΨHAs(1) + c2ΨOs(1) + c3ΨOp1(1) + c4ΨOp2(1) + c5ΨOp3(1) + c6 ΨHBs(1)
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