Explicación sobre orbitales atómicos y orbitales moleculares

Estábamos leyendo sobre estructuras atómicas y formación de enlaces y mi maestro me dijo que cuando dos átomos se fusionan o cuando se unen, se forman dos orbitales. 1-Orbital molecular enlazante y 2- Orbital molecular antienlazante. No puedo entender por qué se crean estos dos orbitales.

Busqué en Internet y ahora me quedé en el punto de que, según el Principio de exclusión de Pauli, dos electrones no pueden tener los mismos cuatro números cuánticos. Es por eso que se forman dos orbitales, pensé dos orbitales para cada electrón, pero llegué a saber que el orbital molecular antienlazante está completamente vacío y tiene alta energía, lo que significa que no hay electrones ni nada en él y ahora estoy confundido.

¿Alguien puede explicarme esto para que pueda explicárselo a mis otros compañeros?

En la teoría de los orbitales moleculares (MO), considera el movimiento de un solo electrón en el campo de Coulomb producido por los núcleos atómicos "desnudos" de su molécula ("fracción"). En este sentido, la teoría MO es un modelo de un electrón y, como tal, no tiene nada que ver con el Principio de Pauli. En el primer paso (i), configura los posibles MO para su fracción molecular. Terminas con un conjunto de MO ordenados según su energía. En el segundo paso (ii) llenas estos MO con 2 elos cada uno, en orden creciente de energía, hasta que te quedas sin elos. Sólo en (ii) se aplica el Principio de Pauli.
Si quieres SENTIR/VER por qué es así, mira las pompas de jabón en la superficie del agua. Y lee en internet por qué las burbujas se atraen y se REPELEN. Este tema TODAVÍA es una cuestión de investigación "seria"/real.

Respuestas (1)

Tu maestro se refiere a la aproximación LCAO como una forma de calcular los orbitales moleculares.

Suponga que junta dos átomos de hidrógeno, es decir, crea una molécula de hidrógeno. Para calcular la estructura electrónica necesitas resolver la ecuación de Schrödinger, pero incluso para algo tan simple como la molécula de hidrógeno, la ecuación de Schrödinger es demasiado compleja para resolverla analíticamente. Para progresar necesitamos usar algún método aproximado.

Cuando los átomos de hidrógeno están separados por una gran distancia, sabemos que la estructura electrónica es simple: la función de onda de un átomo de hidrógeno, ψ H . Entonces, en la molécula de hidrógeno, es una suposición razonable que el H 2 La función de onda podría parecerse un poco a una combinación de las dos funciones de onda atómicas. Podríamos sumar o restar los orbitales atómicos para dar:

Ψ H 2 + ≈ 1 2 ( ψ H a + ψ H b )

o:

Ψ H 2 − ≈ 1 2 ( ψ H a − ψ H b )

Si echas un vistazo al diagrama de orbitales moleculares del hidrógeno :

Terrible

la función de onda Ψ H 2 + tiene menos energía que la función de onda atómica porque aumenta la densidad de electrones entre los protones donde son atraídos por ambos protones. por el contrario Ψ H 2 − tiene mayor energía porque reduce la densidad de electrones entre los protones. Por lo tanto, se dice que los dos orbitales atómicos se dividen cuando los átomos de hidrógeno se acercan entre sí para formar orbitales moleculares enlazantes y antienlazantes.

Pero debo enfatizar que este es un enfoque de agitar la mano. En muchas circunstancias, puede darte una idea aproximada de lo que está pasando, pero es un modelo tosco y solo es útil en casos simples.

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