¿Teoría orbital molecular y predicción de la estabilidad de una molécula?

Question

Una pregunta de mi libro de texto de química genérica me da una lista de fórmulas para moléculas e iones y luego me pide que determine (usando la teoría orbital molecular) si cada una existiría o no en una forma relativamente estable.

¿Cómo puedo saber esto? El capítulo cubre las formas moleculares, la teoría de enlace de valencia y la teoría orbital molecular, todas ellas basadas en lo que se enseñó en el capítulo anterior (principalmente sobre las estructuras de Lewis.) No puedo decir qué concepto debería usar para decir qué es estable y qué no.

Answer 1

Tienes que mezclar los orbitales, poblarlos con los electrones y ver si tienes enlace neto.

Ej: H + H dos orbitales 1s se mezclan para formar sigma y sigma*. Dos electrones en total, ambos ocupan el orbital sigma, dos electrones más en los orbitales de enlace que en los de antienlace, el compuesto es estable.

Por ejemplo: He + He; misma mezcla que la anterior. Cuatro electrones, dos en el sigma, dos en el sigma*. Como hay tantos electrones enlazantes como antienlazantes, no hay enlace neto. El He2 no es posible.

Por ejemplo: He + H; misma mezcla que la anterior. Tres electrones, dos en sigma, uno en sigma*. Un electrón más en el enlace que en el antienlace. El He-H forma un enlace muy débil. Tenga en cuenta que el diagrama es para el He2+ pero el He-H es muy similar

Por ejemplo: Li + H; el Li tiene 1s + 2s, mientras que el H tiene 1s. Esto se mezcla para formar un orbital sigma de H1s+Li2s, un orbital sigma* y H1s-Li2s, y un orbital no enlazante de Li1s (de menor energía que el sigma). Cuatro electrones en total. El sigma no enlazante está ocupado, y luego el orbital sigma está ocupado. Efecto neto: El Li-H forma un enlace estable.

Habrás observado que los tres primeros diagramas tienen una estructura idéntica, aunque sus niveles de energía sean diferentes. Esto es una propiedad de la simetría mecánica cuántica, y la resolución del problema sólo requiere conocer algunos tipos de diagramas y rellenar los electrones. Consideremos la segunda fila. El diagrama es como :

Basta con contar los electrones de valencia y rellenar el diagrama. Luego se resta el número de electrones del orbital enlazante del antienlazante, y si tiene más, tendrá un enlace.

Un par de páginas web son muy buenas para ampliar las explicaciones:

Fuente de los diagramas: http://www.chem1.com/acad/webtext/chembond/cb08.html

y http://www.meta-synthesis.com/webbook/39_diatomics/diatomics.html