Concetti Chiave
- La sovrapposizione degli orbitali può essere costruttiva, formando un orbitale di legame, o distruttiva, creando un orbitale di anti-legame.
- Un orbitale di legame ha energia inferiore rispetto agli orbitali atomici coinvolti, permettendo la formazione di legami stabili tra atomi.
- Nella molecola di H2, gli elettroni occupano un orbitale molecolare di energia inferiore, conferendo stabilità al legame.
- L'orbitale di non legame di H2 non viene occupato, mentre gli orbitali di legame e anti-legame determinano la stabilità molecolare.
- La molecola di He2 non esiste poiché gli elettroni occuperebbero sia orbitali di legame che di anti-legame, rendendo il sistema instabile.
Sovrapposizione degli orbitali
Le funzioni d’onda di due orbitali possono avere quindi sovrapposizione costruttiva o distruttiva. Si chiama orbitale di legame, l’orbitale molecolare la cui energia è minore di quella degli orbitali che si combinano per formare il legame, si chiama invece orbitale di anti-legame l’orbitale con energia maggiore degli orbitali atomici e quindi prodotto da sovrapposizione distruttiva. Nel primo caso la sovrapposizione è consentita e quindi l’orbitale di legame è la somma tra i due orbitali atomici, nel secondo caso invece la sovrapposizione non è consentita, tanto che non vi è probabilità di trovare gli elettroni tra i due atomi perché tendono a respingersi non consentendo il legame. La teoria OB afferma infatti che la formazione della molecola avviene solo quando l’assetto degli elettroni nell’orbitale molecolare è più stabile rispetto che negli orbitali atomici.
Formazione della molecola di H2
La molecola di H2 si forma perché gli elettroni dell’orbitale 1s possono occupare gli orbitale molecolare γ1s, che presenta una minor energia rispetto all’orbitale 1s. Non viene invece occupato l’orbitale di non legame detto γ 1s star γ1s*. Si formano quindi 2 orbitali molecolari ma ne viene occupato solo uno.
Si sa poi che He2 non esiste essendo l’elio estremamente stabile, la teoria OB spiega questo fatto in questo modo: i 4 elettroni derivanti da due atomi di elio occuperebbero
sia l’orbitale di legame che quello di anti-legame, è quindi chiaro che questo composto non si formi in natura perché gli elettroni non occupano spontaneamente orbitali a maggiore energia di quelli di partenza
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza tra un orbitale di legame e un orbitale di anti-legame?
- Come si forma la molecola di H2 secondo la teoria OB?
- Perché la molecola di He2 non esiste?
Un orbitale di legame ha energia minore rispetto agli orbitali atomici che si combinano, mentre un orbitale di anti-legame ha energia maggiore. La sovrapposizione costruttiva porta alla formazione di un orbitale di legame, mentre la sovrapposizione distruttiva genera un orbitale di anti-legame, impedendo il legame tra gli atomi (testo).
La molecola di H2 si forma perché gli elettroni dell'orbitale 1s occupano l'orbitale molecolare γ1s, che ha energia inferiore rispetto all'orbitale 1s. L'orbitale di non legame γ1s* non viene occupato, portando alla formazione di un solo orbitale molecolare occupato (testo).
La molecola di He2 non esiste perché i quattro elettroni provenienti da due atomi di elio occuperebbero sia l'orbitale di legame che quello di anti-legame. Poiché gli elettroni non tendono a occupare orbitali di energia maggiore, il composto non si forma in natura (testo).
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