اوربیتال مولکولی در شیمی تابع موج تعیین‌کننده سطح انرژی الکترون‌های یک مولکول است.

ویژگی اوربیتال مولکولی

الکترون‌های اتم‌ها تشکیل دهنده یک مولکول در اوربیتال‌های مولکولی آن قرار می‌گیرند. اوربیتال مولکولی حاصل جمع یا تفاضل توابع موج دو یا چند اوربیتال اتمی است.

انواع اوربیتال‌های مولکولی

اوربیتال‌های مولکولی را به دو نوع پیوندی و ضدّ پیوندی تقسیم‌بندی می‌کنند.

اوربیتال مولکولی پیوندی

اگر برهم‌کنش بین اوربیتال‌های اتمی از نوع برهم کنش سازنده باشد در این صورت توابع موجی مربوط به اتمها با همدیگر جمع می‌شود و اوربیتال مولکولی حاصل شده از نوع پیوندی است.

اوربیتال مولکولی ضدّ پیوندی

اگر برهم‌کنش بین اوربیتال‌های اتمی از نوع برهم کنش غیر سازنده یا مخرّب باشد در این صورت تفاضل توابع موجی مربوط به اتمها از همدیگر در نظر گرفته می‌شود و اوربیتال مولکولی حاصل شده از نوع ضدّ پیوندی است.

انواع اوربیتال‌های مولکولی برحسب سطح انرژی

در شیمی بر حسب سطح انرژی اوربیتال‌های مولکولی بالاترین اوربیتال مولکولی دارای الکترون را HOMO و پایین‌ترین اوربیتال مولکولی فاقد الکترون را LUMO می‌نامند. کلمه HOMO مخفف Highest occupied molecular orbital است و کلمه LUMO مخفف Lowest unoccupied molecular orbital است.

نمادهای اوربیتال‌های مولکولی

از نمادهای σ، π، و … برای اوربیتال‌های مولکولی پیوندی و از نمادهای *σ*، π، و … برای اوربیتال‌های مولکولی ضدّ پیوندی استفاده می‌شود.

تشکیل اوربیتال‌های مولکولی از اوربیتال‌های اتمی

اوربیتال مولکولی σ زمانی تشکیل می‌شود که دو اوربیتال اتمی s که تقارن کروی دارند به همدیگر نزدیک شوند یا دو اوربیتال اتمی p در امتداد یکدیگر به همدیگر نزدیک شوند. در این حالت هم‌پوشانی این اوربیتال‌ها اوربیتال مولکولی σ را می‌دهد.

اوربیتال مولکولی π زمانی تشکیل می‌شود که دو اوربیتال اتمی p به صورت موازی به همدیگر نزدیک شوند. در این حالت هم‌پوشانی این اوربیتال‌ها اوربیتال مولکولی π را می‌دهد.

طبق تعریف ، تمام اوربیتالهایی که در یک مولکول در تشکیل پیوند و نهایتا تشکیل مولکول شرکت می‌کنند، دارای انرژی یکسانی می‌باشند. به این علت که اوربیتالهای اتمهای متفاوت باهم همپوشانی می‌کنند و مخلوط می‌شوند و به اصطلاح هیبرید گردیده و باعث ایجاد “اوربیتالهای هیبریدی” می‌شوند.

دید کلی

طبق قانون ، عناصر با تشکیل پیوند با یکدیگر با رسیدن به آرایش هشت تایی گاز نجیب بعد از خود به پایداری می‌رسند. اما ترکیباتی مهم وجود دارند که این قانون را مکررا نقض می‌کنند. در این ترکیبات اتمهایی وجود دارند که تعداد الکترون‌های لایه ظرفیت آنها بیشتر یا کمتر از هشت الکترون است.

برای توجیه ارتباط بین آرایش الکترونی حالت اصلی یک اتم و خواص ساختمانی مشاهده شده ترکیبی که این اتم تشکیل می‌دهد، دانشمندان مفهوم هیبرید شدن را مطرح کرده‌اند. هیبرید شدن یک مفهوم نظری است که نواقص ساختمان لوئیس یعنی فقدان ارتباط بین ساختمان لوئیس و ساختار هندسی مولکول را برطرف می‌کند.

فهرست مطالب:

خواص تبدیلی اوربیتالهای اتمی

ارتباط مختصات قطبی و دکارتی

شماهای هیبرید شدن اوربیتالها

مولکولهای چهار وجهی AB4

مولکول دو هرمی مثلثی PCl5

مولکول هرم مربعی PCl5

شماهای هیبرید شدن برای تشکیل پیوند π

بررسی تشکیل پیوند π در مولکول مثلثی AB3

بررسی تشکیل پیوند π در مولکول هشت وجهی AB6

بررسی تشکیل پیوند π در مولکول مربع مسطح AB4

بررسی تشکیل پیوند π در مولکول چهار وجهی AB4

بدست آوردن اوربیتالهای هیبریدی از ترکیب خطی اوربیتالهای اتمی

مولکول مسطح AB3

مولکول مربعی مسطح AB4

نظریه اوربیتال مولکولی برای مولکولهای ABn

مولکول BF3

اوربیتالهای مولکولی در کمپلکسهای هشت وجهی

اوربیتالهای مولکولی در کمپلکسهای چهار وجهی

اوربیتالهای مولکولی در مولکول فروسن

و…