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Teoría de orbitales moleculares. Aplicación de la Teoría de Grupos.
Moléculas triatómicas lineales y angulares. Moléculas mono y
bidimensionales. Moléculas poliédricas sencillas.
Objetivos:
Recordar los conceptos generales del enlace covalente.
Aplicar la teoría de grupos a la construcción de OM
o Construir del diagrama de OM para moléculas diatómicas homo y
herodinucleares.
o Identificar HOMO y LUMO
o Calcular el orden de enlace y relacionarlo con la longitud de enlace
Construir el diagrama de OM para moléculas triatómicas lineales y
angulares.
Definir a que se llama TASO y su utilidad en la construcción del
diagrama de OM de moléculas poliédricas sencillas.
Tema III Teoría de orbitales moleculares
¿Cómo se combinan los átomos para formar moléculas?
En 1916 G.N. Lewis sugirió la idea novedosa de que los enlaces entre átomos se forman por compartición de electrones
El enlace covalente se explica mediante la Teoría del Orbital Molecular (TOM).(Bueno para moléculas sencillas, complicado para las complejas).
Para éstas sigue siendo útil la Teoría de Lewis. La forma de las moléculas sencillas se racionaliza mediante el modelo de repulsión de electrones de la capa de valencia RPECV.
Teoría de Orbitales Moleculares
- Cuando dos átomos se aproximan, sus orbitales atómicos (OA) se mezclan formando orbitales moleculares (OM). La combinación de dichos orbitales se realiza mediante la C ombinación L ineal de los O rbitales A tómicos CLOA o LCAO
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Orbital enlazante La densidad electrónica en la zona internuclear aumenta; los átomos experimentan una atracción por esa zona.
Cuando dos orbitales 1s solapan en forma que tengan los mismos signos en la misma región del espacio, sus funciones de onda (línea roja) interfieren constructivamente para dar lugar a una región de mayor amplitud entre los dos núcleos (línea azul)
Tema III Teoría de orbitales moleculares Orbital antienlazante La densidad electrónica en la zona internuclear disminuye por lo que los átomos experimentan una repulsión electrostática.
Cuando dos orbitales 1s solapan en forma que tengan signos opuestos en la misma región del espacio, sus funciones de onda (líneas roja y amarilla) interfieren destructivamente para dar lugar a una región de menor amplitud entre los dos núcleos (línea azul)
Tema III
Teoría de orbitales moleculares
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(^) de una molécula se define
- menos el número de pares antienlazantes.como el número de pares de electrones enlazantes La
molécula
será
estable
si hay
un
mayor
número
de
electrones
enlazantes
que
de
antienlazantes, o dicho de otro modo, si el
(^) orden
de enlace es mayor que.
Tema III Teoría de orbitales moleculares Tipos de enlace según su simetría Enlaces sigma Enlace sigma : el solapamiento entre los orbitales atómicos sitúa la máxima densidad electrónica en el eje que une los dos núcleos. Simetría cilíndrica Formación de OM de simetría sigma partir de OA. Solapamiento frontal
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Enlace pi( π ) : el solapamiento entre los orbitales atómicos sitúa la máxima densidad electrónica por encima y debajo del plano que contiene los núcleos
Formación de OM de simetría π , a partir de OA tipo p. Solapamiento lateral
Todos los OM enlazantes aumentan la Todos los OM antienlazantes tienen un densidad electrónica entre los núcleos plano nodal perpendicular al eje nuclear
Tema III Teoría de orbitales moleculares
Moléculas Homodinucleares A-A
OM del H 2
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Moléculas diatómicas homonucleares del 2º periodo
- El diagrama de energías esperado está relacionado con la energía de los OA que se combinan
- Es razonable suponer energía de los orbitales σ(pz) va a ser menor que la de los OM π(px,py) dado que el solapamiento frontal es más eficiente que el lateral
Tema III Teoría de orbitales moleculares Diagrama de energía. Homonucleares del 2º periodo. Átomos ligeros
- Para átomos pesados como F, con una elevada Zef, la diferencia de energía 2s––2p es 2,5 MJ·mol -1; muy grande lo que asegura la no interacción entre estos OA.
- Para los átomos ligeros (comienzo del periodo) esta diferencia es de sólo 0,2 MJ·mol-1. Los orbitales 2s y 2p están muy próximos en energía y pueden interaccionar de un modo efectivo
- El diagrama de OM se altera. Se invierte el orden de los orbitales σ (2p) y π (2p Diagrama de energia válido para átomos ligeros: Li 2 , ···, N 2
Formación de OM de simetría sigma partir de OA tipo p. Solapamiento frontal
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Formación de OM de simetría π , a partir de OA tipo p. Solapamiento lateral
Todos los OM enlazantes aumentan la Todos los OM antienlazantes tienen un densidad electrónica entre los núcleos plano nodal perpendicular al eje nuclear
Tema III Teoría de orbitales moleculares
Tema III
Teoría de orbitales moleculares
APLICACIÓN
DE
LA
TEORÍA
DE
GRUPOS
A
LOS ORBITALES MOLECULARES
1. (^) Identificar la simetría de la molécula (grupo puntual).
2. (^) Asignar coordenadas x, y, z a los átomos.
3. loscombinación de todos los orbitales de valencia de^ Hallar los caracteres de la representación para la
átomos
periféricos.(Agrupar
los
átomos
equivalentes)
4. anterior a sus representaciones irreducibles. TASO^ Reducir la representación obtenida en el apartado
5. las encontradas en el apartado anterior.con las mismas representaciones irreducibles que^ Encontrar los orbitales atómicos del átomo central
6. mismacon los de los átomos periféricos que tengan la^ Combinar los orbitales atómicos del átomo central
simetría
para
formar
los
orbitales
moleculares.
