Orbitales moleculares son conceptos matemáticos sobre la estructura y comportamiento de los electrones en las moléculas. Son una extensión de similares teorías que intentan explicar el movimiento de los electrones alrededor de un núcleo atómico. Átomos individuales y grupos de átomos que conforman una molécula pueden contener un número de orbitales donde se encuentran electrones. Cada orbital tiene una energía definida y puede contener un máximo de dos electrones. Forma de orbitales moleculares de la superposición de un mínimo de dos orbitales atómicos.
Física cuántica
La física cuántica es una rama de la física que se desarrolló durante la primera parte del siglo XX. Su principio básico establece que la energía sostenida por un electrón en su movimiento alrededor de un núcleo es un múltiplo de una unidad fija un quantum. Desconoce la posición exacta de un electrón en su movimiento. Los científicos sólo pueden calcular la probabilidad de encontrar un electrón dentro de un espacio tridimensional llamado un orbitario.
Propiedades del electrón
Electrones son las partículas subatómicas con tres propiedades fundamentales: carga, masa y spin. Tienen una sola carga negativa y una masa que es minúscula en comparación con las principales partículas subatómicas como protones y neutrones. Como mover electrones, su carga genera un campo magnético. El ímpetu angular, un tipo de fuerza, de este campo magnético es la vuelta del electrón. La vuelta tiene una dirección específica para cada electrón.
Estructura atómica
Electrones determinan la estructura de los átomos por la manera en que rodean un núcleo. La física cuántica afirma que los electrones ocupan el nivel de energía más bajo disponible primero. Este es el estado y el nivel de energía más cercano al núcleo atómico. Electrones que ocupan orbitales más lejos del núcleo tienen una energía más alta.
Principio de exclusión de Pauli
Físico austriaco Wolfgang Pauli propuso en 1925 que ningunos dos electrones en un átomo determinado pueden ocupar el mismo estado cuántico. Esto significa que un máximo de dos electrones puede ocupar un orbital, a condición de que estos electrones tienen espines opuestos.
Vinculación y Antibonding
La forma más simple de orbitales atómicos es el átomo de hidrógeno. Consiste en un núcleo con un protón cargado positivamente y un electrón negativamente cargado en movimiento fuera de él. Cuando dos átomos de hidrógeno se mueven más cerca uno al otro, los orbitarios atómicos comienzan a superponerse. El primer electrón crea un enlace de baja energía aunque estable entre los dos protones. Se trata de la vinculación orbital molecular. Si el segundo electrón tiene un spin opuesto al primero, se mueve en el estado de la base orbital y crea una molécula de hidrógeno estable. Si tiene la misma vuelta que el primer electrón, se mueve a un nivel superior de energía en el segundo de un par de orbitales moleculares, el orbitario antibonding.