10: Unión en moléculas poliatómicas
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El concepto de orbital molecular se extiende fácilmente para proporcionar una descripción de la estructura electrónica de una molécula poliatómica. De hecho, la teoría orbital molecular forma la base para la mayoría de las investigaciones teóricas cuantitativas de las propiedades de las moléculas grandes. En general, un orbital molecular en un sistema poliatómico se extiende sobre todos los núcleos de una molécula y es esencial, si queremos entender y predecir las propiedades espaciales de los orbitales, que hagamos uso de las propiedades de simetría que posee el marco nuclear.
- 10.1: Los orbitales híbridos tienen en cuenta la forma molecular
- La forma y valecias de unión de las moléculas poliatómicas pueden ser contabilizadas por orbitales híbridos. Los orbitales moleculares se forman a partir de combinaciones lineales de orbitales atómicos que son similares en energía. Estos orbitales atómicos podrían provenir de diferentes átomos, o del mismo átomo. Por ejemplo, los orbitales atómicos 2s y 2p están muy cerca energéticamente. Cuando se forma un combo lineal de más de un orbital atómico del mismo átomo, tenemos un orbital híbrido
- 10.2: Orbitales Híbridos en Agua
- El objetivo de aplicar la Teoría del Enlace de Valencia al agua es describir la unión en H2O y dar cuenta de su estructura (es decir, ángulo de unión apropiado y dos pares solitarios predichos a partir de la teoría VSEPR). Esto significa aplicar un enfoque de enlace localizado de dos átomos, lo que requiere la introducción de orbitales híbridos para describir la estructura doblada observada experimentalmente.
- 10.3: BeH₂ es Lineal y H₂O es Doblada
- El diagrama de correlación de Walsh es una gráfica de la energía orbital molecular en función de algún cambio sistemático en la geometría molecular. Por ejemplo, la correlación entre las energías orbitales y el ángulo de enlace para una\(AH_2\) molécula. La geometría de una molécula está determinada por qué estructura posible es la más baja en energía. Podemos usar el diagrama de Walsh para determinar las tendencias energéticas en función de qué orbitales están ocupados.
- 10.4: Espectroscopia fotoelectrónica
- Un espectro de fotoelectones puede mostrar las energías relativas de orbitales moleculares ocupados por ionización. (es decir, expulsión de un electrón). Un espectro de fotoelectrones también se puede utilizar para determinar el espaciamiento de energía entre los niveles vibracionales de un estado electrónico dado. Cada banda de energía orbital tiene una estructura que muestra la ionización a diferentes niveles vibracionales.
- 10.5: La aproximación de electrones PI de la conjugación
- La teoría orbital molecular se ha aplicado con mucho éxito a grandes sistemas conjugados, especialmente aquellos que contienen cadenas de átomos de carbono con enlaces simples y dobles alternantes. Una aproximación introducida por Hückel en 1931 considera solo los electrones p deslocalizados que se mueven en un marco\(\pi\) de enlaces. Esta es, de hecho, una versión más sofisticada de un modelo de electrones libres.
- 10.6: El butadieno se estabiliza mediante una energía de deslocalización
- La energía de deslocalización es intrínseca a la teoría orbital molecular, ya que resulta de romper el concepto de enlace de dos centros. Esto es intrínseco a la teoría orbital molecular con los orbitales moleculares extendiéndose más allá de un solo par de átomos. Sin embargo, dentro de la teoría de dos centros de la teoría del enlace de valencia, la energía de deslocalización resulta de una energía de estabilización atribuida a la resonancia.
- 10.7: Benceno y Aromaticidad
- En las secciones anteriores se abordaron los\(\pi\) orbitales del sistema lineal conjugado. Aquí abordamos los sistemas conjugados de hidrocarones conjugados cíclicos con la fórmula general de\(C_nH_n\) donde n es el número de átomos de carbono en el anillo. La molécula de esta importante clase de molécula orgánica con la que estás más familiarizado es el benceno (\(C_6H_6\)) con n=6, aunque existen muchas otras moléculas como el ciclobutadieno (\(C_4H_4\)con n=4).
- 10.E: Vinculación en Moléculas Poliatómicas (Ejercicios)
- Estos son ejercicios de tarea para acompañar el Capítulo 10 de McQuarrie y Simon's “Physical Chemistry: A Molecular Approach” Textmap.