Molekyyliorbitaaliteoria

Nykymaailmassa Molekyyliorbitaaliteoria on saavuttanut suuren merkityksen jokapäiväisen elämän eri osa-alueilla. Sekä henkilökohtaisella että ammatillisella tasolla Molekyyliorbitaaliteoria:n läsnäolosta on tullut määräävä tekijä, joka muokkaa päätöksiämme, mielipiteitämme ja käyttäytymistämme. Tekniikan ja globalisaation myötä Molekyyliorbitaaliteoria on onnistunut ylittämään rajat ja kulttuuriset esteet, ja siitä on tullut yleistä kiinnostavaa aihetta ja kohtauspaikka modernille yhteiskunnalle. Taloudellisista vaikutuksistaan ​​politiikkaan ja kulttuuriin Molekyyliorbitaaliteoria on kutonut yhteyksien verkoston, joka vaikuttaa planeetan kaikkiin kolkoihin. Tässä artikkelissa tutkimme tiiviisti Molekyyliorbitaaliteoria:n perusroolia jokapäiväisessä elämässämme ja kuinka se on onnistunut vakiinnuttamaan asemansa avaintekijänä nykypäivän yhteiskunnan kehityksessä.

Happimolekyylin molekyyliorbitaalidiagrammi

Molekyyliorbitaaliteoria (MO-teoria) on malli, joka selittää elektronien käyttäytymistä molekyyleissä sallimalla niiden hajautumisen eli delokalisoitumisen koko molekyyliin. Mallissa molekyylin aaltofunktio rakennetaan siten, että se käsittää kaikki molekyylin atomiytimet.

Molekyyliorbitaalin rakentaminen alkaa yleensä molekyyliin sitoutuvien atomien atomiorbitaalien yhdistämisellä (LCAO, linear combination of atomic orbitals). Kahden atomiorbitaalin yhdistymisen kannalta olennaista on niiden symmetria, peitto (overlap) ja energia. Yhdistämisen lopputuloksena saadaan sama- ja erivaiheisia molekyyliorbitaaleja. Samavaiheiset orbitaalit ovat molekyyliä sitovia (bonding) ja erivaiheiset hajottavia (antibonding). Hajottavat orbitaalit ovat vastaavia sitovia orbitaaleja korkeammilla energiatasoilla. Syntyvien molekyyliorbitaalien lukumäärä on sama kuin sen atomien atomiorbitaalien lukumäärä.[1]

Elektronien sijoittuminen molekyyliorbitaaleille määrää molekyylin pysyvyyden. Sijoittuminen on aufbau-periaatteen mukaista, eli elektronit asettuvat aina ensin matalaenergisimmille orbitaaleille. Sitoville orbitaaleille asettuvat elektronit sitovat molekyyliä, hajottaville asettuvat hajottavat. Molekyylin muodostumisen kannalta on välttämätöntä, että sitovia elektroneja on enemmän kuin hajottavia. Kaksiatomisessa molekyylissä ydinten välistä kovalenttista vuorovaikutusta voidaan kuvata sidoskertaluvulla, joka määritellään

.

Sidoskertaluku 1 tarkoittaa yksinkertaista kovalenttista sidosta, 2 kaksoissidosta ja 3 kolmoissidosta. Sidoskertaluku ei kuitenkaan ole kaikissa sidoksissa kokonaisluku. Sidosentalpia kasvaa sidoskertaluvun kasvaessa, eli korkea sidoskertaluku kuvaa vahvaa sidosta.

Matemaattisesti MO-teoria on monimutkaisempi ja vähemmän intuitiivinen kuin lokalisoituneina sidosvuorovaikutuksina elektronien toimintaa mallintava valenssisidosteoria (VB-teoria). Useissa yhdisteissä MO-teoria kuvaa sitoutumista kuitenkin paremmin.

Lähteet

  1. ↑ Housecroft, Catherine E. et al.: Chemistry, 3rd edition. Pearson Education Limited, 2006. ISBN 0-13-127567-4 (englanniksi)

Aiheesta muualla

Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Molekyyliorbitaaliteoria.