Was ist ein Molekülorbital in der Chemie?
Ein Molekülorbital ist im Wesentlichen der Weg, den ein Elektron um ein Molekül nimmt. Dies ist einem Atomorbital sehr ähnlich, mit der Ausnahme, dass ein Molekülorbital ein Pfad ist, der das Feld von mehr als einem Kern berücksichtigt. Es gibt zwei Arten von Molekülorbitalen, ein bindendes und ein anti-bindendes. Dies wird im Wesentlichen dadurch entschieden, ob sich die umlaufenden Elektronen in Phase oder außer Phase um die Kerne bewegen. Molekülorbitale sind im Grunde genommen überlappende Atomorbitale, und der Grad, in dem sie zusammenpassen, bestimmt, ob sich die Atome verbinden oder nicht.
Bevor man Orbitale verstehen kann, ist es wichtig, die Struktur eines Atoms zu kennen. Protonen und Neutronen nehmen den Kern des Atoms ein, ein sehr kondensierter Behälter, der sich in der Mitte eines Atoms befindet. Elektronen sausen um die Außenseite des Kerns, im Wesentlichen auf die gleiche Weise, wie Planeten die Sonne umkreisen. Eine vereinfachte Beschreibung, wie Elektronen einen Kern umkreisen, teilt die Elektronen in "Schalen" auf, die im Grunde genommen große Kreise sind, die den Kern umgeben und eine festgelegte Menge von Elektronen enthalten können. Genau wie bei Planetenbahnen haben Elektronenorbitale nicht die Form perfekter Kreise.
Elektronen bewegen sich nicht alle in geordneten Kreisen um ein Atom. Stattdessen haben sie häufig ungewöhnlichere Umlaufbahnen, und die spezifische Umlaufbahn, die sie haben, wird durch die Atomorbitaltheorie beschrieben. Das s-Orbital ist das einfachste, und dies ist im Wesentlichen ein sphärisches Orbital. Es gibt auch hantelförmige Orbitale, sogenannte p-Orbitale, die in drei verschiedenen Ausrichtungen vorliegen. Die Wechselwirkung zwischen den beiden Atomorbitalen bestimmt den Typ des Molekülorbitals.
Wenn sich zwei Atome verbinden, versuchen die Elektronen immer noch, ihrem festgelegten Orbitalmuster zu folgen, und ihre Positionen bestimmen die Art des Molekülorbitals. Die erste Art von Molekülorbital entsteht, wenn die Elektronen beide Kerne gleichphasig umkreisen und sich irgendwann überlappen. Dies erzeugt ein "Bindungs" -Orbital, da die Überlappung der Elektronen die negative Ladung verstärkt und die potentielle Energie des Moleküls senkt. Es würde daher Energie erfordern, um sie wieder in ihre getrennten Atome abzuspalten, und die Atome bleiben zusammen.
Die andere Art von Molekülorbital liegt vor, wenn die Elektronen außer Phase sind. Dies verringert die negative Ladung, die sie erzeugen, was wiederum die im Molekül gespeicherte potentielle Gesamtenergie erhöht. Elektronen mögen eine niedrige potentielle Energie, so dass sie sich eher trennen als außer Phase zu kreisen. Die niedrige potentielle Energie einer Umlaufbahn außerhalb der Phase bedeutet dann, dass sich die Atome aufteilen und die Bindung nicht gebildet wird.