Orbitale cząsteczkowe

Tworzenie orbitali cząsteczkowych – zgodnie z teorią orbitali cząsteczkowych (molekularnych) – polega na przedstawianiu ich w postaci liniowej kombinacji walencyjnych orbitali atomowych różnych atomów. Orbitale atomowe podlegające kombinacji muszą spełniać następujące warunki: mieć porównywalną energię, wykazywać jednakową symetrię w stosunku do osi łączącej jądra atomowe (oś cząsteczki jest osią symetrii) i nakładać się w możliwie dużym stopniu.

Orbitale cząsteczkowe dzielimy na:

1. orbitale typu σ i π – podział ze względu na symetrię,
2. orbitale wiążące, antywiążące i niewiążące – podział ze względu na energię.

Orbital molekularny σ powstaje jako wynik liniowej kombinacji orbitali atomowych s i s, s i odpowiedniego orbitalu p w zależności od przyjętej umownie osi cząsteczki, np. s i p_y oraz p_y i p_y (przyjęto oś y jako oś cząsteczki). W tym przypadku obszar nakładania się orbitali atomowych znajduje się na osi cząsteczki (orbitale nakładają się „czołowo”). Orbital molekularny π powstaje natomiast w wyniku kombinacji np. orbitali p_z i p_z, p_x i p_x. W tym przypadku przenikają się – prostopadłe do osi łączącej jądra atomów – orbitale atomowe (orbitale nakładają się „bokami”).

Dwa orbitale atomowe różnych atomów utworzą zawsze dwa orbitale cząsteczkowe (wiążący i antywiążący) danego typu, z których orbital wiążący (wynik sumowania) posiada niższą energię, a orbital antywiążący dodatkowo oznaczany gwiazdką (wynik odejmowania) wyższą energię w stosunku do energii wyjściowych orbitali atomowych. Zatem obsadzanie orbitalu wiążącego elektronami jest dla układu energetycznie korzystne. Istnieją również niewiążące orbitale molekularne, których energia jest bliska energii wyjściowych orbitali atomowych.