분자 궤도 이론은 무엇입니까?

분자 궤도 이론, 또는 Mo 이론은 원자가 결합 이론 또는 VB 이론과 달리 원자 주위에 국소화되기보다는 분자 주위에 퍼지는 전자의 측면에서 원자들 사이의 결합을 설명하는 방법이다. 원자의 전자는 쉘 내의 서브 쉘 내의 궤도에 배열된다. 일반적으로, 이에 대한 예외가 있지만 화학적 결합에 관여하는 가장 바깥 쪽 쉘 내의 궤도의 전자입니다. 궤도는 최대 2 개의 전자를 함유 할 수 있으며, 반대 스핀이 있어야합니다. 분자 궤도 이론에서, 2 개의 원자가 화학적 결합을 형성 할 때, 결합 전자의 원자 궤도는 결합하여 전자의 수와 스핀에 관한 유사한 규칙을 가진 분자 궤도를 생성한다. 주어진 시간에 공간에서 명확한 지점을 차지하는 대신, 전자는 원자 핵 주위의 가능한 모든 위치와 그 위치에 퍼집니다.위치는 확률 측면에서만 표현 될 수 있습니다. 물리학 자 Erwin Schrodinger가 개발 한 방정식은 원자 궤도의 "파 함수"를 결정하는 데 사용될 수 있으며, 전자 밀도 분포 측면에서 핵 주위의 다른 위치에서 전자를 찾을 가능성을줍니다. 분자 궤도 이론은 전체 분자를 둘러싸는 분자 궤도에 대한 파 함수를 제공하기 위해 결합에 관여하는 원자 궤도의 파도를 추가함으로써 원자 결합을 설명한다.

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파동 함수 방정식은 위상으로 알려진 양의 값과 음의 값을 모두 제공하기 때문에 2 개의 분자 궤도가 생성됩니다. 첫 번째로, 원자 궤도는 위상으로 첨가된다. 두 번째 유형은 단계가없는 곳입니다.

위상 첨가는 분자를 제공합니다핵 사이의 공간에 집중된 전자 밀도를 갖는 궤도는 그것들을 더 가깝게 모으고 두 개의 원래 원자 궤도가 결합 된 것보다 낮은 에너지로 구성됩니다. 이것은 결합 궤도라고합니다. 위상 첨가는 전자 밀도가 핵 사이의 공간에서 멀리 떨어져 집중되어 더 멀어지게하고 원자 궤도보다 에너지 수준이 높은 구성을 생성합니다. 이것은 반 결합 궤도라고합니다. 결합에 관여하는 원자 궤도의 전자는 하부 에너지 결합 분자 궤도를 채우는 것을 선호합니다.

두 원자 사이의 결합의 특성을 결정하기 위해, "결합 순서"는 다음과 같이 계산된다 : (결합 전자-반 결합 전자)/2. 제로의 채권 순서는 결합이 발생하지 않을 것임을 나타냅니다. 이에 비해 1의 채권 순서는 각각 이중 및 삼중 채권을 나타내는 단일 결합을 나타냅니다.

매우 간단한 예로2 개의 수소 원자의 결합은 분자 궤도 이론으로 설명 될 수있다. 각 원자는 일반적으로 가장 낮은 에너지 궤도에서 하나의 전자 만 가지고 있습니다. 이들 궤도의 파동 함수가 추가되어 결합 및 반 결합 궤도를 제공한다. 두 전자는 저 에너지 결합 궤도를 채우고, 반 결합 궤도에 전자가 없을 것입니다. 따라서 채권 명령은 (2 - 0)/2 = 1이며 단일 채권을 제공합니다. 이것은 VB 이론과 관찰과 일치합니다.

주기율표에서 다음 원소의 두 원자의 상호 작용 인 헬륨은 각 헬륨 원자에 ​​궤도에 2 개의 전자가 있기 때문에 다른 결과를 제공합니다. 파도 함수가 추가되면, 수소와 같이 결합 및 항 결합 궤도가 생성된다. 그러나 이번에는 4 개의 전자가 관련되어 있습니다. 두 개의 전자는 결합 궤도를 채우고 다른 두 전자는 더 높은 에너지 방지 궤도를 채워야합니다. 이번에는 채권 명령은 (2 - 2)/2 = 0이므로 결합 w가 없습니다.나는 일어난다. 다시 말하지만, 이것은 VB 이론과 관찰에 동의합니다. 헬륨은 분자를 형성하지 않습니다.

분자 궤도 이론은 또한 각각 산소 및 질소 분자에 대한 이중 및 삼중 결합을 정확하게 예측한다. 대부분의 경우, MO 이론 및 원자가 결합 이론은 동의합니다. 그러나, 전자는 결합 순서가 단일 및 이중 결합 사이에 있고 분자의 자기 특성이있는 분자를 더 잘 설명한다. 분자 궤도 이론의 주요 단점은 위와 같은 매우 간단한 경우를 제외하고 계산이 훨씬 더 복잡하다는 것입니다.