Antiliga molekula orbitalo

En kemia ligada teorio, antiliga orbitalo estas tipo de molekula orbitalo kiu, se okupita de elektronoj, malfortigas la ligon inter du atomoj kaj helpas pliigi la energion de la molekulo rilate al la apartigitaj atomoj. Tia orbitalo havas unu aŭ pliajn nodojn en la ligzono inter la kernoj. La denseco de la elektronoj en la orbitalo estas koncentrita ekster la ligzono kaj agas tiri unu kernon for de la alia kaj emas kaŭzi reciprokan forpuŝon inter la du atomoj.^[1]^[2]

Duatomaj molekuloj

Antiligaj molekulaj orbitaloj (MO) estas normale pli altaj en energio ol ligaj molekulaj orbitaloj. Ligaj kaj antiligaj orbitaloj formiĝas kiam atomoj kombiniĝas en molekulojn. Se du hidrogenaj atomoj estas komence ege disaj, ili havas identajn energinivelojn. Tamen, dum la interspaco inter la du atomoj fariĝas pli malgranda, la elektronaj ondfunkcioj komencas interkovriĝi. Ĉiu energinivelo de la solaj atomoj (ekzemple, la fundostata energinivelo, 1s) disiĝas en du molekulajn orbitalojn apartenatajn al la paro, unu pli malalta en energio ol la originala atoma nivelo kaj unu pli alta. La orbitalo kiu estas pli malalta ol la orbitaloj de la apartaj atomoj estas la liga orbitalo, kiu estas pli stabila kaj plifortigas la ligon de la du H atomoj en H₂. La pli altenergia orbitalo estas la antiliga orbitalo, kiu estas malpli stabila kaj kontraŭas ligadon se ĝi estas okupita. En molekulo kiel H₂, la du elektronoj normale okupas la pli malaltenergian ligecan orbitalon, do la molekulo estas pli stabila ol la apartaj H atomoj.

Molekula orbitalo fariĝas antiliga kiam estas malplia elektrona denseco inter la du kernoj ol se estus neniu liga interago. Kiam ŝanĝiĝas la signumo de la molekula orbitalo (de pozitiva al negativa) ĉe noda ebeno inter du atomoj, oni diras ke ĝi estas antiliga rilate al tiuj atomoj. Oni ofte markas antiligajn orbitalojn per asterisko (*) en molekulaj orbitalaj skemoj.

En homonukleaj duatomaj molekuloj, σ* (sigma stelo) antiligaj orbitaloj havas neniun nodan ebenon pasantan tra la du kernoj, kiel sigma-ligoj kaj π* (pi stelo) orbitaloj havas unu nodan ebenon pasantan tra la du kernoj, kiel pi-ligoj. La principo de ekskludo postulas ke neniuj du elektronoj en interaga sistemo havu la saman kvantuman staton. Se la ligaj orbitaloj estas plenigitaj, tiam eventualaj pluaj elektronoj okupu antiligajn orbitalojn. Tio okazas en la molekulo He₂, en kiu kaj la 1sσ kaj 1sσ* orbitaloj estas plenigitaj. Pro tio ke la antiliga orbitalo estas pli antiligeca ol la liga orbitalo estas ligeca, la molekulo havas pli altan energion ol du apartaj heliumaj atomoj kaj tial ĝi estas malstabila.

Pluratomaj molekuloj

Pi-molekulaj orbitaloj en butadueno. La du koloroj montras kontraŭajn signumojn de la ondfunkcio.

En molekuloj kun pluraj atomoj, iuj orbitaloj povas esti dislokiĝintaj tra pli ol du atomoj. Specifa molekula orbitalo povas esti ligeca rilate al kelkaj apudaj atomparoj kaj antiligeca rilate al aliaj atomparoj. Se la ligecaj interagoj nombre superas la antiligecajn interagojn, oni diras ke la MO estas ligeca, dum, se la antiligecaj interagoj nombre superas la ligecajn interagojn, la molekula orbitalo estas antiligeca.

Ekzemple, butadiene havas pi-orbitalojn kiuj estas dislokiĝintaj tra ĉiuj kvar karbonaj atomoj. Estas du ligecaj pi-orbitaloj kiuj estas okupitaj en la fundostato: π₁ estas ligeca inter ĉiuj karbonoj, dum π₂ estas ligeca inter C₁ kaj C₂ kaj inter C₃ kaj C₄ kaj antiligeca inter C₂ kaj C₃. Estas ankaŭ antiligecaj pi orbitaloj kun du kaj tri antiligecaj interagoj kiel montrite en la skemo; ĉi tiuj estas vakaj en la fundostato, sed povas esti okupitaj en ekscititaj statoj.

Simile benzeno kun ses karbonaj atomoj havas tri ligecajn pi-orbitalojn kaj tri antiligecajn pi-orbitalojn. Pro tio ke ĉiu karbona atomo kontribuas unu elektronon al la π-sistemo de benzeno, estas ses pi-elektronoj kiuj plenigas la tri plej malaltenergiajn pi-molekulajn orbitalojn (la ligecajn pi-orbitalojn).

Antiligaj orbitaloj estas ankaŭ gravaj por klarigi kemiajn reakciojn laŭ la molekula orbita teorio. Roald Hoffmann kaj Kenichi Fukui kune ricevis la 1981 Nobel-Premion pri Kemio pro ilia laboro kaj plia evoluigado de kvalitaj molekulorbitalaj klarigoj por kemiaj reakcioj.

Vidu ankaŭ

Kovalenta ligo

Referencoj

↑ Atkins P. and de Paula J. Atkins Physical Chemistry. 8th ed.
↑ Miessler G.L. and Tarr D.A., Inorganic Chemistry 2nd ed.

Eksteraj ligiloj

esperante Stoker, R.K. kaj Slabaugh, H.R. Ĝenerala, Organika, kaj Biologia Kemio tradukita de Roger Kent Jones kaj Doug A. Portman, publikigita de Esperanto-Societo de Ĉikago, Usono (1985) Ĉapitro 6, La kemia ligo.

[1] Atkins P. and de Paula J. Atkins Physical Chemistry. 8th ed.

[2] Miessler G.L. and Tarr D.A., Inorganic Chemistry 2nd ed.

[1]

[2]