Orbitales Moleculares

MT 772 O. Vásquez

1

Orbitales Moleculares en Diatómicas Homonucleares.
Siguiendo la Teoría de OM., es relativamente sencillo especificar los OM que se
generan en una molécula diatómica homonuclear.
Sabemos ya que:
1) Al combinar estados atómicos “1s” , se generan 2 estados moleculares que
llamamos “σ” y “σ*”.
2) “σ” tiene menor energía que el estado atómico del que deriva (1s), por loque
tendrá un “carácter enlazante”; mientras que “σ*”es todo lo contrario (carácter
antienlazante)
La representación espacial de estos OMs es la siguiente:

λ=0

−

+
1s(A)−1s(B)

1s(A), 1s(B)

1σu

+

λ=0
1σg

1s(A)+1s(B)

R grande

R→∞
(átomos separados)

R de enlace
(molécula)

Donde hemos usado la cuantización del momento angular total (con λ) y los subíndices“g” (gerade) y “u” (ungerade) están relacionados con la simetría especial: la inversión
de coordenadas (respecto del origen) mantiene el signo de la función de onda (“g”) o lo
cambia (“u”) y la línea punteada corresponde a una región nodal (un plano, en este
caso).
Estas propiedades son comunes a todos los OMs de diatómicas homonucleares, por lo
que podemos construir todos los OMs posibles alutilizar los estados atómicos s, p, etc.
Para “2s” y “2p”:

MT 772 O. Vásquez

2

λ=0

2pz(A)-2pz(B)
2σzu

λ = ±1

2py(A)-2py(B)
2px(A)-2px(B)
2πg

2p(A), 2p(B)

λ=0

2pz(A)+2pz(B)
2σzg

Energía

λ = ±1

2py(A)+2py(B)
2px(A)+2px(B)
2πu

λ=0

2s(A)-2s(B)
2σu

2s(A), 2s(B)
λ=0

2s(A)+2s(B)

2σg

Diagrama de niveles de energía para diatómicashomonucleares. Se incluyen los OAs de los átomos
aislados, utilizados en la generación de los OMs. Regiones nodales se indican con línea de segmento.
Se muestra sólo uno de los 2 componentes degenerados de los OMs 2πg y 2πu (el restante está rotado a

MT 772 O. Vásquez

90°, fuera del plano)

3
El orden de energías crecientes es: 1σg 1σu 2σg 2σu 2πu 2σzg 2πg 2σzu , que sólo
cambia a 1σg 1σu 2σg 2σu2σzg 2πu 2πg 2σzu para N2, O2 y F2.

Los Orbitales moleculares muestran propiedades similares a los de los OAs, incluyendo
regiones nodales. Se puede ver que dichas regiones reflejan correctamente el
carácter “g” o “u” de cada OM.
Podemos, entonces, construir y establecer la configuración electrónica de las
moléculas diatómicas homonucleares, agregando e−s a los OMs generados, según sea
elcaso, respetando el orden de energías y el principio de exclusion.

Hidrógeno molecular.
Los 2 e−s de H2 pueden acomodarse en el OM 1σg, para entregar la configuración de
menor energía. En tal caso, la configuración de estado fundamental será: 1σg2. Los 2
e−s (con componentes de spin MS opuestos) ocuparán dicho OM, por lo tanto se genera
una situación enlazante, ya que estos e−s concentransu carga en la zona internuclear,
atrayendo los núcleos positivos.

1σ
densidad
denlace = 0,74 Å

distancia

MT 772 O. Vásquez

4

Energía

E1s+β’

E1s

Pérdida de
estabilidad

1σu

•

•

1s

1s

E1s+β
H
(átomo)

1σg

Ganancia
de
estabilidad

H
(átomo)

H2
(molécula)
Representación del OM 1σg como mapeo de contorno y diagrama de Energías de lamolécula de H2 en
estado fundamental.

Configuraciones electrónicas excitadas pueden ser predichas y descritas
adecuadamente utilizando los restantes OMs. En H2, una excitación lleva un e− hacia
alguno de los estados de mayor energía descritos y se relajará hacia el estado
fundamental, liberando un fotón de energía igual a la diferencia entre el estado excitado
y el fundamental 1σg.
Los espectroselectrónicos de moléculas muestran líneas similares a las de los
espectros de átomos, pero acompañadas de una serie de otras adicionales, debidas a
cambios en la energía vibracional de las moléculas.

Helio.
La configuración electrónica de He2 tendría 4 es y sería, entonces, 1σg2 1σu2 .
Precisamente, el OM 1σu tiene un plano nodal y no concentra densidad electrónica en
la región...