TEORÍA DE ORBITALES MOLECULARES Introducción

Summary

Este video ofrece una introducción clara a la teoría de orbitales moleculares (TOM), explicando cómo los orbitales atómicos se combinan para formar orbitales moleculares en moléculas. A través de ejemplos sencillos, como el hidrógeno, helio y litio, se muestra cómo se distribuyen los electrones en los orbitales moleculares, determinando la estabilidad de las moléculas. El concepto de 'orden de enlace' se introduce para explicar la fuerza de los enlaces, y se presentan reglas clave para la combinación efectiva de orbitales, lo que es esencial para comprender los enlaces químicos en la química inorgánica y orgánica.

Takeaways

• 😀 La teoría de orbitales moleculares (TOM) describe cómo los orbitales atómicos se combinan para formar orbitales moleculares en moléculas.
• 😀 Los orbitales atómicos, como 1s o 2p, se combinan para formar orbitales moleculares cuando dos átomos se enlazan.
• 😀 Un orbital molecular es el resultado de la combinación de orbitales atómicos, y existen dos tipos: orbitales enlazantes (baja energía) y orbitales antienlazantes (alta energía).
• 😀 Para que dos orbitales atómicos se combinen, deben tener energías similares y simetría compatible.
• 😀 La regla básica de la formación de orbitales moleculares es que se forman tantos orbitales moleculares como orbitales atómicos se combinan.
• 😀 En una molécula, los electrones se colocan primero en los orbitales enlazantes y luego en los antienlazantes, siguiendo el principio de mínima energía.
• 😀 El orden de enlace se calcula como la diferencia entre los electrones en orbitales enlazantes y antienlazantes, dividida por dos.
• 😀 Los orbitales frontera (HOMO y LUMO) son los más relevantes para entender la estabilidad y reactividad de una molécula.
• 😀 El orden de enlace puede ser un número entero o decimal, lo que refleja el tipo de enlace (simple, doble, etc.).
• 😀 Ejemplos clave incluyen el hidrógeno (H₂), el helio (He₂) y el litio (Li₂), que muestran cómo los orbitales atómicos se combinan para formar moléculas con diferentes órdenes de enlace.

Q & A

¿Qué es la teoría de orbitales moleculares?

La teoría de orbitales moleculares (TOM) explica cómo los orbitales atómicos de diferentes átomos se combinan para formar orbitales moleculares cuando los átomos se enlazan, lo que afecta la distribución de los electrones y la estabilidad de la molécula resultante.

¿Qué diferencia existe entre los orbitales atómicos y los orbitales moleculares?

Los orbitales atómicos describen las zonas donde se encuentran los electrones en un átomo aislado (como los orbitales 1s, 2p), mientras que los orbitales moleculares son combinaciones de orbitales atómicos de diferentes átomos en una molécula. Estos orbitales moleculares tienen energías y formas diferentes a los orbitales atómicos.

¿Por qué no se pueden combinar orbitales atómicos con diferencias de energía demasiado grandes?

Para que dos orbitales atómicos se combinen y formen un orbital molecular, deben tener energías similares. Si las energías son muy diferentes, el solapamiento de los orbitales no será efectivo, lo que impide la formación de un enlace estable.

¿Qué se entiende por 'orbitales enlazantes' y 'orbitales anti-enlazantes'?

'Orbitales enlazantes' son los orbitales moleculares que tienen menor energía que los orbitales atómicos originales y estabilizan la molécula. 'Orbitales anti-enlazantes', por el contrario, tienen mayor energía y pueden desestabilizar la molécula si contienen electrones.

¿Cómo se determina el orden de enlace en una molécula usando la teoría de orbitales moleculares?

El orden de enlace se calcula restando el número de electrones en los orbitales anti-enlazantes del número de electrones en los orbitales enlazantes, y luego dividiendo el resultado entre dos. Un orden de enlace mayor indica un enlace más fuerte.

¿Por qué la molécula de helio (He₂) no es estable según la teoría de orbitales moleculares?

La molécula de helio (He₂) no es estable porque ambos electrones ocupan los orbitales anti-enlazantes, lo que genera un orden de enlace de 0. Esto significa que no hay un enlace real entre los átomos de helio.

En el caso del hidrógeno (H₂), ¿cómo se distribuyen los electrones en los orbitales moleculares?

En la molécula de hidrógeno (H₂), los dos electrones ocupan el orbital molecular enlazante, que tiene una energía más baja que los orbitales atómicos originales, lo que da como resultado un enlace estable con un orden de enlace de 1.

¿Qué es el concepto de 'orbitales frontera' en la teoría de orbitales moleculares?

Los orbitales frontera son los orbitales más altos ocupados (HOMO, por sus siglas en inglés) y los más bajos desocupados (LUMO), que se encuentran en la frontera de la región ocupada y no ocupada de los orbitales moleculares. Estos orbitales son clave para entender la reactividad de las moléculas.

¿Cómo se aplica la teoría de orbitales moleculares al litio (Li₂)?

En la molécula de litio (Li₂), los orbitales 2s de los átomos de litio se combinan para formar orbitales moleculares enlazantes y anti-enlazantes. Los electrones se distribuyen entre los orbitales, lo que da como resultado un orden de enlace de 1, indicando un enlace simple y estable.

¿Cuáles son las reglas fundamentales para la formación de orbitales moleculares?

Las tres reglas fundamentales son: 1) Los orbitales atómicos deben tener energías similares para combinarse; 2) Se forman tantos orbitales moleculares como orbitales atómicos se combinan; 3) Los orbitales atómicos deben tener simetría compatible para que se solapen de manera efectiva.