Orbital molecular antienlazante
En la teoría del enlace químico , un orbital de antienlace es un tipo de orbital molecular que debilita el enlace químico entre dos átomos y ayuda a elevar la energía de la molécula en relación con los átomos separados. Tal orbital tiene uno o más nodos en la región de enlace entre los núcleos . La densidad de los electrones en el orbital se concentra fuera de la región de enlace y actúa para separar un núcleo del otro y tiende a causar una repulsión mutua entre los dos átomos. [1] [2] Esto contrasta con un orbital molecular de enlace, que tiene una energía más baja que la de los átomos separados y es responsable de los enlaces químicos.
Los orbitales moleculares de antienlace (MO) normalmente tienen una energía más alta que los orbitales moleculares de enlace. Los orbitales enlazantes y antienlazantes se forman cuando los átomos se combinan en moléculas. Si dos átomos de hidrógeno están inicialmente muy separados, tienen orbitales atómicos idénticos . Sin embargo, a medida que el espacio entre los dos átomos se vuelve más pequeño, las funciones de onda de los electrones comienzan a superponerse. El principio de exclusión de Pauli prohíbe que dos electrones cualesquiera (e-) en una molécula tengan el mismo conjunto de números cuánticos . Por lo tanto, cada orbital atómico original de los átomos aislados (por ejemplo, el nivel de energía del estado fundamental, 1 s) se divide en dos orbitales moleculares que pertenecen al par, uno de energía más baja que el nivel atómico original y otro más alto. El orbital que está en un estado de menor energía que los orbitales de los átomos separados es el orbital de enlace, que es más estable y promueve el enlace de los dos átomos de H en H 2 . El orbital de mayor energía es el orbital antienlazante, que es menos estable y se opone al enlace si está ocupado. En una molécula como H 2 , los dos electrones normalmente ocupan el orbital de enlace de menor energía, por lo que la molécula es más estable que los átomos de H separados.
Un orbital molecular se convierte en antienlazante cuando hay menos densidad de electrones entre los dos núcleos que la que habría si no hubiera ninguna interacción de enlace. Cuando un orbital molecular cambia de signo (de positivo a negativo) en un plano nodal entre dos átomos, se dice que es antienlazante con respecto a esos átomos . Los orbitales de antienlace a menudo se etiquetan con un asterisco (*) en los diagramas de orbitales moleculares.
En las moléculas diatómicas homonucleares , los orbitales de antienlace σ* ( estrella sigma ) no tienen planos nodales que pasen por los dos núcleos, como los enlaces sigma , y los orbitales π* ( estrella pi ) tienen un plano nodal que pasa por los dos núcleos, como los enlaces pi . El principio de exclusión de Pauli dicta que dos electrones en un sistema que interactúa no pueden tener el mismo estado cuántico. Si los orbitales enlazantes están llenos, cualquier electrón adicional ocupará orbitales antienlazantes. Esto ocurre en la molécula de He 2 , en la que se llenan los orbitales 1sσ y 1sσ*. Dado que el orbital antienlazante es más antienlazante que el enlazante es, la molécula tiene una energía más alta que dos átomos de helio separados y, por lo tanto, es inestable.
En moléculas con varios átomos, algunos orbitales pueden estar deslocalizados en más de dos átomos. Un orbital molecular particular puede ser enlazante con respecto a algunos pares adyacentes de átomos y antienlazante con respecto a otros pares . Si las interacciones de enlace superan en número a las interacciones de antienlace, se dice que el MO es enlazante , mientras que si las interacciones de antienlace superan en número a las interacciones de enlace, se dice que el orbital molecular es antienlazante .
Por ejemplo, el butadieno tiene orbitales pi que están deslocalizados en los cuatro átomos de carbono. Hay dos orbitales pi enlazantes que están ocupados en el estado fundamental : π 1 es un enlace entre todos los carbonos, mientras que π 2 es un enlace entre C 1 y C 2 y entre C 3 y C 4 , y antienlace entre C 2 y C 3 . También hay orbitales pi antienlazantes con dos y tres interacciones antienlazantes como se muestra en el diagrama; estos están vacantes en el estado fundamental , pero pueden estar ocupados en estados excitados .
