Vad är en molekylär orbital inom kemi?
En molekylär orbital är i huvudsak den väg som en elektron tar runt en molekyl. Detta liknar mycket en atomomlopp, förutom att en molekylär omloppsbana är en väg som tar hänsyn till fältet för mer än en kärna. Det finns två typer av molekylära orbital, en bindande och en anti-bindande. Detta avgörs i princip av om de kretsande elektronerna rör sig runt kärnorna i fas eller ut ur fas. Molekylära orbitaler överlappar i princip atomiska orbitaler, och i vilken grad de går samman avgör om atomerna kommer att binda eller inte.
Innan man kan förstå orbitaler är det viktigt att känna till en atoms struktur. Protoner och neutroner upptar atomens kärna, som är en mycket kondenserad behållare som sitter i mitten av en atom. Elektroner susar runt utsidan av kärnan, väsentligen på samma sätt som planeter kretsar runt solen. En förenklad beskrivning av hur elektroner kretsar kring en kärna delar upp elektronerna i "skal", som i princip är stora cirklar som omger kärnan som kan innehålla en fast mängd elektroner. Precis som med planetbanor, tar elektronbana inte formen av perfekta cirklar.
Elektroner tar sig inte alla runt en atom i uppsatta, ordnade cirklar. Istället har de ofta mer ovanliga banor, och den specifika omloppsbana som de har beskrivs av den atomära omloppsteorin. ”S” -banan är den enklaste och detta är i huvudsak en sfärisk omloppsbana. Det finns också hantelformade orbitaler, kallade ”p” -bana, som finns i tre olika inriktningar. Interaktionen mellan de två atomboralerna bestämmer typen av molekylbana.
När två atomer binds försöker elektronerna fortfarande att följa deras inställda omloppsmönster, och deras positioner bestämmer typen av molekylbana. Den första typen av molekylär kretslopp kommer när elektronerna går i båda kärnorna i fas och överlappar vid någon tidpunkt. Detta skapar en "bindning" -bana, eftersom elektronernas överlappning förstärker den negativa laddningen och sänker molekylens potentiella energi. Det kräver därför energi för att dela dem tillbaka i sina separata atomer, och atomerna förblir tillsammans.
Den andra typen av molekylär kretslopp är när elektronerna går i utfas. Detta minskar den negativa laddningen som de skapar, vilket i sin tur ökar den totala potentiella energin lagrad i molekylen. Elektroner gillar energi med låg potential, så de är mer benägna att separera än banan utanför fasen. Energin med låg potential i en omloppsbana innebär att atomerna delas upp och bindningen inte bildas.