Moleküler Orbital Kuramı
Moleküler orbital kuramı, bir moleküldeki elektronları tüm atomlara yayılmış orbitallerde yerleşmiş olarak tanımlar; bu orbitaller, atomik orbitallerin bağlayıcı ve karşıt bağlayıcı durumlarda birleştirilmesiyle oluşmaktadır.
Tanım
Moleküler orbital kuramı, elektronların molekülün tamamına yayılan ve bağlamasını ile özelliklerini belirleyen, genellikle atomik orbitallerin doğrusal kombinasyonları olarak inşa edilen moleküler orbitalleri işgal ettiği bir kuantum-kimyasal modeldir.
Kapsam
Bu konu, bağlamanın moleküler orbital tanımını kapsamaktadır: atomik orbitallerin doğrusal kombinasyonu, bağlayıcı ve karşıt bağlayıcı moleküler orbitallerin oluşumu ve bağ derecesi, manyetik davranış ve kararlılık sağlamak üzere moleküler elektron konfigürasyonlarının oluşturulması. İki atomlu ve basit çok atomlu moleküllerin incelenmesini, sigma ve pi orbitallerini, orbital örtüşmesi ile enerji arasındaki ilişkiyi ve orbital simetrisi ile sınır orbitaller gibi nitel araçları içermektedir. Genel varyasyonel mekanizma ve kendi kendine tutarlı Hartree-Fock yöntemi, yöntemler konusunda ele alınmaktadır.
Temel sorular
- Moleküler orbitaller, atomik orbitallerin kombinasyonları olarak nasıl inşa edilmektedir?
- Bağlayıcı orbitalleri karşıt bağlayıcı orbitallerden ayıran nedir ve bunlar kararlılığı nasıl etkilemektedir?
- Bağ derecesi, moleküler orbitallerin işgalinden nasıl türemektedir?
- Moleküler orbital kuramı, oksijen gibi moleküllerin manyetizmasını nasıl açıklamaktadır?
Anahtar kavramlar
- Atomik orbitallerin doğrusal kombinasyonu
- Bağlayıcı ve karşıt bağlayıcı orbitaller
- Bağ derecesi
- Sigma ve pi orbitalleri
- Sınır orbitaller (HOMO ve LUMO)
Temel kuramlar
- Moleküler orbitallerin LCAO ile inşası
- Moleküler orbitaller, atomik orbitallerin ağırlıklı toplamları olarak yaklaşık olarak kabul edilmektedir; yapıcı kombinasyonlar, bağlayıcı orbitaller oluşturmak üzere elektron yoğunluğunu çekirdekler arasında yoğunlaştırırken, yıkıcı kombinasyonlar düğümler ve karşıt bağlayıcı orbitaller yaratmaktadır.
- Aufbau dolumu ve bağ derecesi
- Moleküler orbitallerin Pauli ilkesi ve Hund kuralına göre artan enerji sırasına göre doldurulması, elektron konfigürasyonunu vermektedir; buradan bağ derecesi, net bağlayıcı elektron çifti sayısı ve manyetik özellikler türemektedir.
Klinik önem
Moleküler orbital kuramı, bağ kuvvetlerini, renkleri, manyetizmayı ve reaktiviteyi açıklamaktadır; reaksiyon seçiciliği hakkındaki sınır-orbital akıl yürütmesinin temelini oluşturmakta ve boyaların, yarı iletkenlerin, fotovoltaik malzemelerin ve konjuge ilaç moleküllerinin tasarımına rehberlik etmektedir.
Tarihçe
Moleküler orbital kuramı, 1920'lerin sonlarından itibaren Hund ve Mulliken tarafından Pauling'in değerlik bağı kuramına bir alternatif olarak geliştirilmiştir; 1930'larda Huckel'in konjuge pi sistemleri üzerine çalışması ve Fukui'nin daha sonraki sınır-orbital fikirleri ile Woodward-Hoffmann kuralları, kuramı reaktiviteyi anlamada merkezi bir konuma getirmiştir.
Öne çıkan isimler
- Robert S. Mulliken
- Friedrich Hund
- Erich Huckel
İlgili konular
Temel eserler
- mcquarrie1997
- levinequantum2014
Sıkça sorulan sorular
- Moleküler orbital kuramı neden oksijenin manyetik olduğunu öngörmektedir?
- Oksijen molekülünün moleküler orbitallerinin doldurulması, dejenere karşıt bağlayıcı pi orbitallerinde iki elektronu eşleşmemiş bırakarak onu paramanyetik yapmaktadır; basit elektron çifti resimlerinin gözden kaçırdığı bu başarı, kuramın erken dönemdeki bir zaferi olmuştur.
- HOMO ve LUMO nedir ve neden önemlidirler?
- Bunlar, en yüksek dolu ve en düşük boş moleküler orbitallerdir; reaksiyonlar ve elektronik uyarılmalar genellikle bu sınır orbitallerini içerdiğinden, enerjileri ve şekilleri bir molekülün reaktivitesini, rengini ve elektronik davranışını güçlü bir şekilde etkilemektedir.