Orbitali molecolari sono concetti matematici sulla struttura e sul comportamento degli elettroni in molecole. Essi sono un'estensione di simili teorie che tentano di spiegare il movimento degli elettroni intorno a un nucleo atomico. Singoli atomi e gruppi di atomi che compongono una molecola possono contenere un numero di orbitali dove si trovano gli elettroni. Ogni orbitale ha un determinato livello di energia e può contenere un massimo di due elettroni. Forma di orbitali molecolari dalla sovrapposizione di un minimo di due orbitali atomici.
Fisica quantistica
La fisica quantistica è una branca della fisica che si è evoluto durante la prima parte del XX secolo. Il suo principio base afferma che l'energia tenuto da un elettrone durante il suo movimento attorno ad un nucleo è un multiplo di un'unità di misura fissa denominato quantum. L'esatta posizione di un elettrone durante il suo movimento è sconosciuta. Gli scienziati possono solo calcolare la probabilità di trovare un elettrone all'interno di uno spazio tridimensionale chiamato un orbitale.
Proprietà dell'elettrone
Gli elettroni sono particelle subatomiche con tre proprietà fondamentali: carica, massa e spin. Essi hanno una sola carica negativa e una massa che è minuscola rispetto con le principali particelle subatomiche come protoni e neutroni. Come gli elettroni si muovono, la loro carica genera un campo magnetico. La quantità di moto angolare, un tipo di forza, di questo campo magnetico è lo spin dell'elettrone. Lo spin ha una direzione specifica per ogni elettrone.
Struttura atomica
Elettroni determinano la struttura degli atomi dal modo in cui essi circondano un nucleo. La fisica quantistica afferma che gli elettroni occupano il livello di energia più basso prima. Questo è stato fondamentale ed è il livello di energia più vicino al nucleo atomico. Gli elettroni che occupano orbitali ulteriormente dal nucleo hanno una maggiore energia.
Principio di esclusione di Pauli
Fisico austriaco Wolfgang Pauli proposto nel 1925 che nessun due elettroni in un dato atomo possono occupare lo stesso stato quantico. Questo significa che un massimo di due elettroni può occupare un orbitale a condizione che questi elettroni hanno spin opposto.
Incollaggio e antilegame
La forma più semplice di orbitale atomico è l'atomo di idrogeno. Si compone di un nucleo con un protone carico positivamente e negativamente un elettrone in movimento di fuori di esso. Quando due atomi di idrogeno si sposta più vicino a vicenda, gli orbitali atomici cominciano a sovrapporsi. Il primo elettrone crea un legame di bassa energia anche se stabile tra i due protoni. Questo è il legame orbitale molecolare. Se il secondo elettrone ha un spin opposto al primo, si sposta in stato terra orbitale e crea una molecola di idrogeno stabile. Se ha lo stesso spin come il primo elettrone, si muove a un livello energetico superiore nel secondo di una coppia di orbitali molecolari, l'orbitale di antilegame.