Written by LA teoría de los orbitales moleculares (TOM) surgió como otra herramienta para explicar la formación de enlaces químicos, así como la teoría del enlace de valencia, la hibridación. Sin embargo, tiene sus bases apoyadas por funciones de onda de la mecánica cuántica que proporcionaron todo el apoyo a esta teoría.
De hecho, TOM simplemente explica la existencia del orbital en la molécula, cuando los orbitales atómicos (Aos) se unen desaparecen por completo dando lugar a 2 orbitales moleculares, lo que le da a esta molécula el derecho a tener una nueva configuración electrónica. Uno orbital es un lugar en el espacio donde es probable que se encuentre el electrón, sin duda esta es una buena noticia que nos trajo la mecánica cuántica, promoviendo la combinación matemática de las funciones de onda de los AOs y como resultado obtenemos las nuevas funciones de onda llamadas orbitales moleculares (MOs).
Una de estas funciones es la resta y la otra es la suma, ya que el resultado de esta combinación es igual a las otras dos combinaciones, podemos decir claramente que la función de onda de la suma da un MO vinculante y la resta da un MO anti-enlace están representados por el letras griegas σ y π, este método de combinación se conoce como LCAO (combinación lineal de orbitales atómicos).
| OM | leído como | Personaje | Roles | Origen |
| σ | Sigma | aglutinante | Adición | Combinación de orbitales 1s y 2pX |
| σ* | Asterisco Sigma | anti-aglutinante | Sustracción | Combinación de orbitales 1s y 2pX |
| π | Pi | aglutinante | Adición | Combinación orbital 2py y 2pz |
| π* | asterisco pi | anti-aglutinante | Sustracción | Combinación orbital 2py y 2pz |
Es necesario tener en cuenta que:
AO + AO = OM + OM *
Formación de OM σs:
Formación de OM σX:
Formación de OM πy
Formación de OM πz:
Las figuras de arriba son representaciones de los orbitales moleculares formados a partir de la superposición de orbitales atómicos y demuestran que cuando ocurre la combinación, se crean otros 2 orbitales moleculares. El OM anti-enlace se origina a partir de la función de onda de sustracción y esto desestabiliza el enlace porque tiene mayor energía y menor densidad electrónica en su núcleo, que el orbital del ligando que se originó a partir de la función de onda de adición tiene energía y alta densidad electrónica que promueve el Enlace.
Es importante recordar que estas representaciones aluden a moléculas homonucleares, y cada vez que exista una combinación de 2 AO se generarán 2 OM, un ligando y el otro antiligando. Y, por supuesto, las cifras anteriores representan las energías relativas, y se repiten a propósito para mostrar que las superposiciones py-py y pz-pz son iguales, con diferencia solo en la orientación, sobre todo manteniendo la misma energía.
Luego de la combinación, los AOs dejan de existir y se convierten en OMs, y por lo tanto los orbitales resultantes deben ser rellenados por giros de la misma manera, como llenamos orbitales a los que estamos acostumbrados, siguiendo el procedimiento de Aufbau que nos guía a distribuir por secuencia y no por pares en cada orbital.
TOM es una de las teorías más exitosas para explicar los enlaces químicos, y demostró que la molécula de oxígeno es paramagnética, en virtud de tener dos electrones desapareados en los orbitales antienlazantes.
Otro aspecto importante de esta teoría radica en la definición de orden vinculante, que tiene en cuenta el llenado del orbital σs*, que al tener un carácter anti-unión, impide la formación de la molécula, ya que tiene una energía σs ligando, anulando la fuerza de atracción entre los átomos. Está definido por la siguiente ecuación:
Orden de unión = (electrones de unión – electrones antienlazantes) / 2
Para una mejor comprensión, usemos la molécula de neón y oxígeno:
Ehdos: KK (σs)dos (σs*) ² ( σX) ² ( πy) ² ( πz) ² ( πy*) ² ( πz*) ² ( σX*) ²
Cómo: OL = (y – e *) / 2
Logotipo: OL = (8 – 8) / 2 = 0
Como el orden de unión es cero no hay unión, evidentemente la molécula de neón no existe, solo se usa como molécula hipotética. Lo que ya cambia por completo en el caso del oxígeno.
Odos: KK (σs)dos (σs*) ² ( σX) ² ( πy) ² ( πz) ² ( πy*) ¹ ( πz*) ¹
OL = (8 – 4) / 2 = 2
Como el orden de unión es igual a 2 para el oxígeno, existe. El mayor éxito de la teoría de los orbitales moleculares fue cuando demostró que es paramagnético, es decir, está fuertemente influenciado por la energía electromagnética. Cuando este se somete a un campo magnético, es atraído como si fuera un metal atraído por un imán, pero con menor intensidad.
Cuando un ligando MO está ocupado por electrones, contribuye a la estabilidad de la molécula, pero cuando el anti-ligando MO está ocupado, contribuye significativamente a su desestabilización o inexistencia. Para saber si una molécula existe o si es paramagnética, simplemente use el diagrama de población y aplique la ecuación OL. Para moléculas heteronucleares (formadas por diferentes átomos, se usa la misma idea que TOM, porque terminan teniendo la misma configuración de moléculas homonucleares (formadas por átomos iguales), así como la configuración de COdos es lo mismo que Ndos.
Bibliografía:
Russell, JB Química General. São Paulo: Makron Books, 2004.
James Brady, Humiston Gerard E. QUÍMICA GENERAL – 2ª EDICIÓN.
Mahan, BM Química: un curso universitario. 4ª ed. São Paulo: Edgard Blücher, 2003.
SHRIVER, DUWARD; ATKINS, PETER. Química inorgánica – 4ª edición. Porto Alegre, Bookman, 2008.
LEE, JD. La química inorgánica no es tan concisa – traducción de la cuarta edición en inglés. São Paulo, Edgard Blücher, 1996.
