Teori Orbital Molekuler

Teori orbital molekuler menjelaskan elektron dalam molekul menempati orbital yang tersebar di seluruh atom, dibangun dengan menggabungkan orbital atom menjadi keadaan ikatan dan antiikatan.

Definition

Teori orbital molekuler adalah model kimia kuantum di mana elektron menempati orbital molekuler, biasanya dibangun sebagai kombinasi linear orbital atom, yang meluas ke seluruh molekul dan menentukan ikatan serta sifat-sifatnya.

Scope

Topik ini mencakup deskripsi orbital molekuler tentang ikatan: kombinasi linear orbital atom, pembentukan orbital molekuler ikatan dan antiikatan, serta pembentukan konfigurasi elektron molekuler untuk memberikan orde ikatan, perilaku magnetik, dan stabilitas. Ini mencakup perlakuan molekul diatomik dan poliatomik sederhana, orbital sigma dan pi, hubungan antara tumpang tindih orbital dan energi, serta alat kualitatif seperti simetri orbital dan orbital batas (frontier orbitals). Mesin variasi umum dan metode Hartree-Fock swakonsisten dibahas dalam topik metode.

Core questions

• Bagaimana orbital molekuler dibangun sebagai kombinasi orbital atom?
• Apa yang membedakan orbital ikatan dari orbital antiikatan, dan bagaimana keduanya memengaruhi stabilitas?
• Bagaimana orde ikatan berasal dari pendudukan orbital molekuler?
• Bagaimana teori orbital molekuler menjelaskan magnetisme molekul seperti oksigen?

Key concepts

• Kombinasi linear orbital atom
• Orbital ikatan dan antiikatan
• Orde ikatan
• Orbital sigma dan pi
• Orbital batas (HOMO dan LUMO)

Key theories

Konstruksi LCAO orbital molekuler

Orbital molekuler didekati sebagai jumlah tertimbang dari orbital atom; kombinasi konstruktif memusatkan kerapatan elektron di antara inti untuk menghasilkan orbital ikatan, sementara kombinasi destruktif menciptakan node dan orbital antiikatan.

Pengisian Aufbau dan orde ikatan

Pengisian orbital molekuler secara berurutan berdasarkan peningkatan energi sesuai dengan prinsip Pauli dan aturan Hund memberikan konfigurasi elektron, dari mana orde ikatan, jumlah bersih pasangan elektron ikatan, dan sifat magnetik dapat diturunkan.

Clinical relevance

Teori orbital molekuler menjelaskan kekuatan ikatan, warna, magnetisme, dan reaktivitas, mendasari penalaran orbital batas tentang selektivitas reaksi, dan memandu desain pewarna, semikonduktor, bahan fotovoltaik, dan molekul obat terkonjugasi.

History

Teori orbital molekuler dikembangkan oleh Hund dan Mulliken sejak akhir tahun 1920-an sebagai alternatif dari teori ikatan valensi Pauling; perlakuan Huckel terhadap sistem pi terkonjugasi pada tahun 1930-an dan ide-ide orbital batas Fukui serta aturan Woodward-Hoffmann di kemudian hari menjadikannya pusat pemahaman reaktivitas.

Key figures

• Robert S. Mulliken
• Friedrich Hund
• Erich Huckel

Seminal works

• mcquarrie1997
• levinequantum2014

Frequently asked questions

Mengapa teori orbital molekuler memprediksi bahwa oksigen bersifat magnetik?

Pengisian orbital molekuler molekul oksigen menyisakan dua elektron tidak berpasangan dalam orbital pi antiikatan yang terdegenerasi, menjadikannya paramagnetik; keberhasilan ini, yang tidak dapat dijelaskan oleh gambaran pasangan elektron sederhana, merupakan kemenangan awal teori ini.

Apa itu HOMO dan LUMO, dan mengapa keduanya penting?

Keduanya adalah orbital molekuler terisi tertinggi (highest occupied molecular orbital) dan orbital molekuler tak terisi terendah (lowest unoccupied molecular orbital); karena reaksi dan eksitasi elektronik biasanya melibatkan orbital batas ini, energi dan bentuknya sangat memengaruhi reaktivitas, warna, dan perilaku elektronik suatu molekul.