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Lectura y escritura de diagramas MO

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    Habilidades para Desarrollar

    • Construir diagramas MO para moléculas y/o compuestos diatómicos simples

    Vimos dos diagramas MO simples en la sección sobre H 2. Ahora pensemos en cómo hacer algunos diagramas MO un poco más complicados. Primero, necesitamos saber un poco sobre qué tan grande es la división de energía entre los MO de unión y antiadhesión. La división es la diferencia de energía entre los orbitales de unión y antiunión. Por lo general, el orbital de unión baja casi tanto como el orbital antiadhesión sube, por lo que la energía promedio permanece casi igual. El tamaño de la división depende de la coincidencia de energía y la superposición.

    La coincidencia de energía significa lo cerca que están las energías orbitales. La razón por la que solo podemos considerar orbitales de valencia es que los orbitales centrales tienen mucha menor energía, y los orbitales vacíos superiores tienen mucha mayor energía, que los electrones de valencia. Las interacciones entre orbitales completamente vacíos no importan porque no hay electrones. Las interacciones entre orbitales completamente llenos suelen ser repulsivas, razón por la cual los gases nobles no suelen hacer enlaces. Las interacciones entre los orbitales de valencia parcialmente llenos y los orbitales centrales o los orbitales de proyectiles superiores no son importantes porque la coincidencia de energía es mala, por lo que la división es casi nula.

    Hablamos de solapamiento un poco en la sección anterior. Superposición significa cuánto tocan los orbitales. Por ejemplo, generalmente las combinaciones σ tienen un solapamiento mayor que las combinaciones π, porque los orbitales están apuntando uno hacia el otro. Esto se puede ver en las fotos de la página anterior. Por esta razón, generalmente σ MO tienen una división mayor que π MOs.

    Diagrama MO para HF

    En la última sección, hablamos sobre los MOs de unión, no unión y antiadhesión en HF. Ahora vamos a armar estas ideas para hacer un diagrama MO para HF.

    1. Necesitamos saber qué orbitales estamos usando. Sólo vamos a considerar orbitales de valencia. H tiene un orbital 1s. F tiene un orbital 2s y 3 orbitales 2p (x, y, z).
    2. Queremos conocer las energías de los orbitales. Podemos utilizar datos de espectroscopía fotoelectrónica, que nos dicen la energía de los diferentes orbitales. Aquí hay algunos datos que puedes usar. Vemos que H 1s orbital tiene energía -13.6 eV, F 2s tiene energía -40 eV y F 2p tiene energía -18.7 eV. Debido a que hay una gran diferencia de energía, más de 12eV, entre H 1s y F 2s (mala coincidencia de energía), podemos poner solo H 1s y F 2p en nuestro diagrama.
    3. Dibujamos los AO en el exterior del diagrama e incluimos el número correcto de electrones. H tiene 1 electrón de valencia y F tiene 7 electrones de valencia. Sólo estamos incluyendo los orbitales F 2p, que tienen 5 electrones; el orbital F 2s contiene 2 electrones y no está en el diagrama (es como un par solitario).

    1. Recordamos qué orbitales interactúan. Antes, vimos que las combinaciones de unión y antiadhesión solo se forman entre H 1s y el orbital F 2p que apunta recto hacia él. Los otros orbitales 2p son no vinculantes, por lo que podemos dibujarlos en el medio con la misma energía de partida.

    1. Los H 1s y F 2p z hacen una combinación de unión y antiadherencia, por lo que dibujamos estos nuevos niveles de energía MO. No sabemos exactamente qué tan grande es la división, pero está bien, no te preocupes por ello.

    1. Ponemos el mismo número de electrones de valencia que teníamos en los AOs en el exterior en los MO en el centro, comenzando por la parte inferior. En este caso, tenemos 6 electrones. Entrarán en el MO de unión y los 2 MO sin unión. El MO antiadherencia está vacío porque es demasiado alto en energía. ¡Ya terminamos!
    Diagrama MO para HF. Observe que el orden de enlace es 1, como esperamos de la estructura de Lewis (2 electrones en MO de enlace, 4 electrones en MO no enlazantes).

    Diagrama MO para F 2

    Hagamos otro ejemplo. Esta vez haremos F 2, que es un poco más complicado. Esta vez usaremos enlaces σ y π.

    1. ¿Qué orbitales estamos usando? F tiene un orbital 2s y 3 orbitales 2p (x, y, z). Por ahora, solo consideremos los orbitales 2p. Veremos qué pasa con 2s orbital en la siguiente sección.
    2. No necesitamos preocuparnos por las energías esta vez, porque todas empiezan igual.
    3. Dibujamos los AO en el exterior del diagrama e incluimos el número correcto de electrones. F tiene 7 electrones de valencia. Solo estamos incluyendo los orbitales F 2p, que tienen 5 electrones; el orbital F 2s contiene 2 electrones y aún no está en el diagrama.

    1. Recordamos qué orbitales interactúan. Antes, vimos que hacemos combinaciones de unión σ y antiunión usando los orbitales 2p que apuntan uno hacia el otro. Vamos a dibujar esos.

    1. También hacemos combinaciones π bonding y anti-bonding usando los otros orbitales 2p. Debido a que estas tienen menos superposición que las combinaciones σ, la división será más pequeña, por lo que los dibujaremos entre los orbitales de unión σ y antiunión. Hay 2 de cada uno (π bonding y anti-bonding), así que dibujamos 2 líneas para cada una. Son la misma energía porque las son iguales excepto giradas 90°.

    1. Ponemos el mismo número de electrones de valencia que teníamos en los AOs en el exterior en los MO en el centro. En este caso, tenemos 10 electrones. Entrarán en el MO de unión σ y todos los 4 π MO. Solo se deja vacío el σ* MO. ¡Ya terminamos!
    Diagrama MO para F 2. Observe que el orden de enlace es 1, como esperamos de la estructura de Lewis (6 electrones en MoS de unión, 4 electrones en MoS antienlace).

    Lectura de diagramas MO

    Cuando miras un diagrama MO, puedes ver qué AOs están incluidos al verificar el exterior del diagrama. El medio te muestra cómo se combinan y aproximadamente cuáles son las energías de las combinaciones. Se puede decir qué orbitales se están uniendo porque tienen menor energía que los AO. Los orbitales no adherentes tienen aproximadamente la misma energía que los AOs, y los orbitales antiadherentes tienen mayor energía que los AOs. Se puede utilizar el número de electrones en cada tipo de MO para encontrar el orden de enlace. También se puede decir cuántos electrones desapareados hay, lo que le dice acerca de las propiedades magnéticas. Se pueden hacer algunas conjeturas sobre los colores, porque estos suelen provenir de tener un pequeño hueco entre orbitales llenos y vacíos. Por último, se puede decir qué partes de la molécula son más reactivas: tendrán un MO vacío de baja energía o un MO lleno de alta energía. Veremos algunos ejemplos más de esto más adelante.

    Colaboradores y Atribuciones

    Lectura y escritura de diagramas MO is shared under a CC BY license and was authored, remixed, and/or curated by LibreTexts.