A pesar de que el oxígeno es mucho más electronegativo que el carbono, el enlace en $\ce{CO}$ presenta un momento dipolar débil. Esta observación puede explicarse fácilmente utilizando el concepto de "enlace dativo", es decir, se forma un enlace con dos electrones del oxígeno, produciendo una polarización $\ce{O\bond{->}C}$ que equilibra la polarización esperada $\ce{C->O}$ . Me gustaría saber si el modelo orbital molecular podría utilizarse para explicar este fenómeno. Aquí está el diagrama de $\ce{CO}$ :
Respuestas
¿Demasiados anuncios?Desgraciadamente, nada de la situación de los enlaces en el monóxido de carbono es fácil de explicar, especialmente el momento dipolar. Según las electronegatividades de los elementos, se esperaría que la carga parcial positiva estuviera en el carbono y la carga parcial negativa en el oxígeno. Sin embargo, este no es el caso, lo que puede sólo ser explicado por la teoría del orbital molecular. Se puede encontrar un análisis completo de esto en Gernot Frenking, Christoph Loschen, Andreas Krapp, Stefan Fau y Steven H. Strauss, J. Comp. Chem. , 2007 , 28 (1), 117-126. (Creo que está disponible de forma gratuita). El responsable del momento dipolar es el orbital molecular más ocupado, a $\pmb{\sigma}$ orbital, que tiene su mayor coeficiente en el átomo de carbono. En la aproximación de primer orden, este orbital puede considerarse el par solitario del carbono. Todos los demás orbitales de valencia están más fuertemente polarizados hacia el oxígeno. El orbital que puede considerarse en aproximación de primer orden como el par solitario del oxígeno tiene casi sólo carácter s y por lo tanto contribuye poco al momento dipolar. \begin{align} \ce{{}^{\ominus}\!:C#O:^{\oplus}} && \text{Dipole:}~|\mathbf{q}|=0.11~\mathrm{D} && \text{Direction:}~\longleftarrow \end{align}
A continuación he reproducido el esquema de MO del monóxido de carbono. Por favor, ten en cuenta que los orbitales de color azul/naranja son orbitales virtuales (desocupados), que deben ser tomados con un grano de sal.
Existen dos posibles esquemas de descomposición para explicar la unión, ambos implican interacciones donante-aceptor. El término "enlace dativo" debe evitarse aquí, es mejor utilizarlo sólo para los enlaces que consisten puramente en interacciones donante-aceptor, como por ejemplo en $\ce{H3N\bond{->}BH3}$ .
A continuación, se reproducen los dos esquemas de descomposición a partir de la figura 6 (b y c) del documento vinculado. Tengan en cuenta que esta descomposición no incluye los orbitales hibridados.
La descomposición de la izquierda es una mejor descripción, ya que conserva la $C_{\infty{}v}$ simetría de la molécula. Podemos ver un donante-aceptor $\sigma$ enlace y dos electrones que comparten $\pi$ bonos.
En la configuración correcta suponemos que un electrón comparte $\sigma$ enlace, un intercambio de electrones $\pi$ y un enlace donante-aceptor $\pi$ lazo.
Es muy importante entender, que el concepto de vínculo dativo, que se intenta emplear aquí es sólo por coincidencia . La razón por la que el momento dipolar se orienta hacia el carbono es sólo para encontrar en el HOMO de enlace débil, el par solitario del carbono.
El diagrama de MO muestra que el $\ce{CO}$ forma tres MO's rellenas con simetría σ y dos MO's con simetría π. De las cinco MO llenas (10 electrones) formadas para $\ce{CO}$ Sólo cuatro de ellos pueden estar medio llenos de electrones de carbono (4 electrones de valencia). Así que uno de los MO llenos debe tener dos electrones que originalmente provienen del átomo de oxígeno.