Teoria dell’orbitale molecolare in breve

La teoria dell’orbitale molecolare si basa sull’assunto che gli elettroni di legame presenti in una molecola non sono localizzati tra i due atomi che formano il legame ma sono estesi su tutta la molecola. Tale teoria imputata alla scienza di Friedrich Hund e Robert Mulliken è concettualmente più semplice rispetto a quella del legame di valenza e spiega le proprietà magnetiche delle molecole come quelle di O₂ che è paramagnetico

I cinque punti salienti

L’approccio della teoria dell’orbitale molecolare è analogo a quello usato per la descrizione degli atomi . I principi fondamentali della teoria dell’orbitale molecolare infatti possono essere riassunti in modo semplice in cinque punti salienti.

• Ogni elettrone di una molecola è rappresentato da una certa funzione d’onda ψ definita orbitale molecolare perché descrive l’orbita dell’elettrone nella molecola. Rispetto agli orbitali atomici gli orbitali molecolari sono policentrici e non monocentrici
• Ogni funzione d’onda ψ è definita da numeri quantici che ne determinano la forma e l’energia
• Per ogni funzione d’onda ψ vi è un valore definito dell’energia che indica l’energia necessaria per ionizzare la molecola allontanando l’elettrone.
• Ogni elettrone ha un suo spin che, come nel caso di un atomo, ha spin + ½ o – ½ e che può essere contrassegnato dal numero quantico di spin
• Per definire gli orbitali molecolari si determinano gli orbitali permessi e poi si adotta il principio di aufbau introducendo gli elettroni uno alla volta nelle orbite permesse. Ciò è fatto tenendo conto del Principio di esclusione di Pauli in modo che non più di due elettroni abbiano la stessa ψ. Inoltre due elettroni con la stessa ψ devono avere spin opposti

Orbitali

Gli orbitali molecolari possono essere di legame se gli elettroni hanno energia inferiore a quella che hanno negli orbitali atomici. Sono detti di antilegame se gli elettroni hanno energia maggiore rispetto a quella che hanno negli orbitali atomici.

Per conoscere il numero degli orbitali molecolari basta tener presente che essi sono pari al numero degli orbitali atomici combinati.

Ad esempio la molecola di idrogeno è costituita da due atomi di idrogeno avente ciascuno un elettrone in un orbitale atomico 1s; il totale degli elettroni è 2 quindi si formano due orbitali molecolari indicati rispettivamente come σ_1s e σ*_1s.

L’orbitale σ_1s che può contenere un massimo di due elettroni è un orbitale di legame e ha minore energia mentre l’orbitale σ*_1s che può contenere anch’esso un massimo di due elettroni è di antilegame ed ha maggiore energia.