1.11 : MO Teorisi ve Kovalent Bağlar

Moleküler yörünge teorisi, elektronların moleküllerdeki dağılımını, atomik yörüngelerdeki elektronların dağılımına benzer şekilde açıklar. Bir moleküldeki değerlik elektronunun bulunma ihtimalinin bulunduğu uzay bölgesine moleküler yörünge denir. Matematiksel olarak atomik yörüngelerin (LCAO) doğrusal birleşimi moleküler yörüngeler üretir. Faz içi atomik yörünge dalga fonksiyonlarının kombinasyonları, elektron yoğunluğu olasılığı yüksek olan bölgelerle sonuçlanırken, faz dışı dalgalar, elektron yoğunluğu olmayan düğümler veya bölgeler üretir.

Bitişik atomlardaki iki atomik yörüngenin aynı fazda birleşimi, elektron yoğunluğunun çoğunun doğrudan çekirdekler arasında olduğu daha düşük enerjili bir σs bağlayıcı moleküler yörünge üretir. Faz dışı ekleme, çekirdekler arasında bir düğümün bulunduğu, daha yüksek enerjili bir σs* antibağ moleküler yörüngesi üretir.

Benzer şekilde, p-orbitallerinin dalga fonksiyonu zıt fazlı iki lobun ortaya çıkmasına neden olur. p-orbitalleri uç uca örtüştüğünde σ ve σ* yörüngeleri oluşur. İki p yörüngesinin yan yana örtüşmesi, π bağı ve π* antibağ moleküler yörüngelerini oluşturur.

Dolu moleküler yörünge diyagramı, bağ ve antibağ moleküler yörüngelerindeki elektronların sayısını gösterir. Bir elektron yalnızca bir bağlanma yörüngesini işgal ederse bağlanma etkileşimine katkıda bulunur. Elektronların bir molekülün bağ kuvvetine net katkısı, aşağıdaki şekilde hesaplanan bağ sırasına göre belirlenir:

Bağ sırası, kovalent bir bağın kuvvetine ilişkin bir kılavuzdur; Belirli iki atom arasındaki bağ, bağ sırası arttıkça güçlenir. Moleküler yörüngelerdeki elektronların dağılımı sıfır bağ derecesi veriyorsa, kararlı bir bağ oluşmaz.

Moleküler yörünge teorisi aynı zamanda çok atomlu moleküller için de faydalıdır. sp² hibritlenmiş karbon atomları ile düzlemsel altıgen bir yapıya sahip olan benzenin (C₆H₆) Lewis modeli, lokalize olmayan elektronlarını doğru bir şekilde temsil edemez. Bununla birlikte, moleküler yörünge teorisi, bu elektronları, tüm karbon halkasını kaplayan üç π bağlayıcı moleküler yörüngeye atar. Bu, benzen halkasına ek termodinamik ve kimyasal stabilite kazandıran, tamamen dolu (6 elektron) bir dizi bağlanma moleküler yörüngesiyle sonuçlanır.