化学では、分子軌道とは何ですか？

分子軌道は、本質的に電子が分子を取り巻く経路です。 これは原子軌道に非常に似ていますが、分子軌道は複数の原子核の場を考慮した経路である点が異なります。 分子軌道には、結合型と反結合型の2種類があります。 これは基本的に、軌道を回る電子が同相で核内を移動するか、同相外で移動するかによって決まります。 分子軌道は基本的に重なり合う原子軌道であり、それらが一緒になる度合いによって、原子が結合するかどうかが決まります。

軌道を理解する前に、原子の構造を知ることが重要です。 陽子と中性子は原子の核を占有します。原子の核は原子の中心に位置する非常に凝縮した容器です。 基本的に惑星が太陽の周りを回るのと同じように、電子は核の外側を回る。 電子が核を周回する方法の簡単な説明は、電子を「シェル」に分割します。これは基本的に、一定量の電子を含むことができる核を囲む大きな円です。 惑星軌道と同じように、電子軌道は完全な円の形を取りません。

電子はすべて、整然とした円のセット内の原子の周りを進むわけではありません。 代わりに、彼らはしばしばより異常な軌道を持ち、彼らが持っている特定の軌道は原子軌道理論によって記述されています。 「s」軌道は最も単純な軌道であり、これは本質的に球軌道です。 「p」軌道と呼ばれるダンベル型の軌道もあり、3つの異なる配置になっています。 2つの原子軌道間の相互作用により、分子軌道のタイプが決まります。

2つの原子が結合すると、電子はまだ設定された軌道パターンをたどろうとし、その位置は分子軌道のタイプを決定します。 最初のタイプの分子軌道は、電子が両方の原子核を同相で軌道に乗せ、ある点で重なり合うときに発生します。 これにより、電子の重なりが負電荷を強め、分子のポテンシャルエネルギーを下げるため、「結合」軌道が作成されます。 したがって、それらを別々の原子に分割して戻すにはエネルギーが必要であり、原子は一緒にとどまります。

他のタイプの分子軌道は、電子が位相をずらして軌道を回る場合です。 これにより、生成される負電荷が減少し、分子に蓄積される全体的なポテンシャルエネルギーが増加します。 電子は低い位置エネルギーを好むので、軌道外の位相よりも分離する可能性が高くなります。 位相がずれた軌道の低いポテンシャルエネルギーは、原子が分裂し、結合が形成されないことを意味します。