Orbital molekul adalah fungsi matematika yang mendefinisikan perilaku gelombang elektron dalam molekul, selalu dari sudut pandang kimia kuantum. Fungsi matematika digunakan untuk menemukan sifat fisikokimia, seperti probabilitas menemukan elektron dalam ruang tertentu.
Kata orbital digunakan pertama kali oleh Robert S. Mulliken pada tahun 1925, yang merupakan terjemahan dari kata “Eigenfunktion”, yang digunakan oleh Schrödinger Jerman.
Orbital molekul umumnya dibentuk oleh satu set linier orbital atom, di setiap atom dari suatu molekul. Bentuk kuantitatif dapat ditemukan dengan menggunakan metode seperti Hartree-Fock.
Orbital molekul digunakan untuk menentukan konfigurasi elektron dalam molekul.
Hampir semua metode dalam kimia kuantum dimulai dengan menghitung orbital molekul, untuk menggambarkan perilaku elektron dalam medan listrik yang diciptakan oleh inti di sekelilingnya. Jika dua elektron berada dalam orbital yang sama, mereka pasti memiliki spin yang berlawanan sesuai dengan prinsip pengecualian Pauli.
Kombinasi linier orbital atom digunakan untuk menggambarkan struktur molekul secara kualitatif, mengikuti aturan sederhana:
- Jumlah orbital atom yang ditemukan pada pemuaian linier sama dengan jumlah orbital molekul.
- Jika satu orbital atom memiliki energi yang sama dengan yang lain, mereka akan lebih mudah bercampur, yaitu, mereka lebih banyak membantu orbital molekul yang sama. Fakta ini terjadi pada molekul biatomik homonuklear, seperti oksigen (O2). Tetapi jika sebaliknya, ketika inti yang berbeda bergabung, dengan beban yang berbeda, mereka berubah bentuk. Dengan cara ini, dalam hidrogen, orbital 1s tumpang tindih sebesar 50%, berkolaborasi sama untuk pembentukan dua orbital molekul baru, namun, ikatan H O dalam oksigen berpartisipasi lebih besar, mencapai bahwa orbital molekul lebih mirip oksigen orbital sesuai dengan fungsi gelombang.
- Orbital atom dicampur, hanya jika simetri memungkinkan, dan itulah sebabnya partisipasi yang paling penting dibuat oleh orbital atom yang paling tumpang tindih.
Orbital ikatan atau kombinasi simetris memiliki energi yang lebih rendah daripada orbital aslinya, sedangkan orbital anti-ikatan atau kombinasi antisimetris memiliki energi yang lebih tinggi. Jadi, misalnya, dalam molekul dihidrogen (H2), ia memiliki dua elektron, dan keduanya dapat ditentukan oleh orbital ikatan, memberikan sistem lebih sedikit energi dan karena itu lebih stabil daripada atom hidrogen bebas. sebagai ikatan kovalen.
OM-CLOA , atau aproksimasi orbital molekul dengan kombinasi linier orbital atom, diciptakan pada tahun 1929 oleh matematikawan Si John Lennard-Jones, yang menunjukkan cara menurunkan struktur elektronik yang dimiliki molekul difluorin dan dioksigen, mengikuti prinsip kuantum. awal kimia kuantum cararn.
Ada beberapa jenis orbital molekul, yang berasal dari peleburan orbital atom ketika dua atom dihubungkan. Orbital molekul dapat berupa:
- Ikatan: mereka memiliki energi lebih sedikit daripada orbital atom yang berkontribusi pada pembentukannya. Mereka berkolaborasi dalam ikatan sedemikian rupa sehingga inti positif mengatasi gaya tolak elektrostatik karena tarikan yang diciptakan oleh awan elektron negatif, di antara mereka ada jarak yang dikenal sebagai panjang ikatan.
- Agen anti-ikatan: Mereka memiliki energi yang lebih besar dan itulah sebabnya mereka menciptakan tolakan, tidak seperti pengikat.
Jenis-jenis orbital adalah:
- Orbital yang mengikat: Ini adalah orbital atom s dan p, yang bergabung satu sama lain dalam semua cara yang mungkin (ss, pp, sp, ps). Mereka memiliki tautan sederhana, dan geometri silinder di sekitar sumbu tautan.
- Mengikat orbital : Mereka adalah yang mengkoordinasikan orbital atom p, tegak lurus terhadap sumbu. Mereka memiliki elektron yang sangat terdelokalisasi yang berinteraksi dengan sangat mudah.
- Orbital * anti-ikatan: ini adalah orbital berenergi lebih tinggi daripada orbital ikatan.
- Orbital * anti-ikatan : Ini adalah orbital berenergi tinggi.
- Orbital n: Mereka diproduksi dalam molekul heteroatomik, seperti N atau O. Elektron yang tidak berpasangan menempati orbital ini.
Dengan cara yang sama seperti orbital atom, orbital molekul diisi dengan elektron, dengan meningkatkan urutan tingkat energi, menurut prinsip pengecualian Pauli , atau dengan menerapkan aturan Hund.