Teoria dos orbitais moleculares

A teoria dos orbitais moleculares (TOM) surgiu como mais uma ferramenta para explicar a formação das ligações químicas, assim como, teoria da ligação de valência, hibridização. Porém tem suas bases amparadas pelas funções de ondas advindas da mecânica quântica a qual ofereceu todo o respaldo para essa teoria.

Na verdade a TOM, simplesmente explica a existência do orbital na molécula, quando os orbitais atômicos (Aos) se unem eles desaparecem completamente originando 2 orbitais moleculares, o que da o direito a esta molécula de possuir uma nova configuração eletrônica. Um orbital é um lugar do espaço onde é provável que o elétron seja encontrado, sem dúvida esta é boa nova que nos trouxe a mecânica quântica, promovendo a combinação matemática das funções de onda dos AOs e como resultado obtém-se as novas funções de onda denominadas orbitais moleculares (MOs).

Uma dessas funções é de subtração e a outra de adição, visto que o resultado dessa combinação é igual a outras duas combinações podemos claramente dizer a função de onda adição fornece um MO ligante e a subtração fornece um MO antiligante são representados pelas letras gregas σ e π, este método de combinação é conhecido como LCAO (combinação linear de orbitais atômicos).

OM Ler como Caráter Funções Origem

σ Sigma Ligante Adição Combinação de orbitais 1s e 2px

σ* Sigma asterisco Antiligante

Subtração Combinação de orbitais 1s e 2px

π Pi Ligante Adição Combinação de orbitais 2py e 2pz

π* Pi asterisco Antiligante Subtração Combinação de orbitais 2py e 2pz

É necessário ter em mente que:

AO + AO = OM + OM*

Formação de OMs σs:

Formação de OMs σx:

Formação de OMs πy

Formação de OMs πz:

As figuras acima são representações dos orbitais moleculares formados a partir da sobreposição dos orbitais atômicos e demonstram que no momento em que ocorre a combinação são originados outros 2 orbitais moleculares. O OM antiligante é originado da função de onda de subtração e este desestabiliza a ligação em virtude de possuir maior energia e menor densidade eletrônica em seu núcleo, do que o orbital ligante que originado da função de onda adição possui energia e elevada densidade eletrônica promovendo a ligação.

É importante lembrar que essas representações fazem alusão às moléculas homonucleares, e toda vez que ocorrer a combinação de 2 AOs serão originados 2 OMs, sendo um ligante e outro antiligante. E evidentemente as figuras acima representam as energias relativas, e são repetidos propositalmente para mostrar que as sobreposições py-py e pz-pz são iguais, com difrença somente na orientação, acima de tudo mantendo a mesma energia.

Após a combinação o AOs deixam de existir tornando-se OMs, e por conseguinte os

orbitais resultantes devem ser preenchido por spins da mesma maneira, que preenchemos orbitais aos quais estamos habituados, seguindo procedimento de Aufbau que orienta a distribuir por sequência e não aos pares em cada orbital.

A TOM é uma das teorias que mais obteve sucesso na explicação das ligações químicas, sendo ela quem provou que a molécula de oxigênio é paramagnética, em virtude de possuir dois elétrons desemparelhados nos orbitais antiligantes.

Outro aspecto importante nesta teoria reside na definição de ordem de ligação, que leva em conta o preenchimento do orbital σs*, que possuindo caráter antiligante impede a formação da molécula, em função de possuir