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Universidad de Chile
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología
CM1A1 – Química

Capítulo 2:
Estructura de la Materia

Tema 7: Teoría de Orbitales
Moleculares (OM)

Ziomara P. Gerdtzen
zgerdtze@ing.uchile.cl
Derechos Reservados © Melanie Colet Lagrille – 2008

Objetivos

Al final de esta clase usted será capaz de:
•Comprender el concepto de orbitales moleculares y su utilización
en la teoría del enlace covalente

•

Explicar la deslocalización de ciertos enlaces en moléculas
comunes

Derechos Reservados © Melanie Colet Lagrille – 2008

Orbitales Moleculares
Cuando Lewis y la Teoría del Enlace Valencia fallan…

La teoría del enlace valencia explica las geometrías del modelo RPECV
Pero…
1) Loselectrones enlazantes deben ocupar posiciones características de la molécula
no orbitales atómicos
2) La teoría del enlace valencia falla al predecir que moléculas como el oxígeno (O2)
son diamagnéticas (O2 es paramagnético)
Tenemos que (por estructuras de Lewis):

..
O
..

..
O
..

Teoría del Orbital Molecular oxigeno p
Molecular:
paramagnético con dos electrones desapareados
g
g
pDerechos Reservados © Melanie Colet Lagrille – 2008

Orbitales Moleculares (OM)
Cuando Lewis y la Teoría del Enlace Valencia fallan…

•

Una molécula es vista desde un punto de vista mecánico cuántico
como una colección de núcleos rodeados por orbitales moleculares
deslocalizados

•

Las funciones de onda atómicas son combinadas para obtener
funciones de onda moleculares

•

Silas funciones de onda se refuerzan entre si se forma un
OM enlazante (región de alta densidad existe entre los núcleos)

•

Si las funciones de onda se cancelan se forma un
OM antienlazante (aparece un nodo con densidad de electrones
( p
igual a cero entre los núcleos)
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Orbitales Moleculares (OM)
Cuando Lewis y la Teoría del EnlaceValencia fallan…

Amplitudes de las
funciones se suman

Amplitudes de las
p
funciones se restan

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Orbitales Moleculares
Orbitales de Enlace y Antienlace

Orbitales Enlazantes son zonas de traslape amplio (ondas que no se destruyen)
Enlazantes:
Orbitales Antienlazantes son zonas de traslape nulo (ondas se destruyen)Antienlazantes:

A mayor traslape aumenta la amplitud
Onda 1

Onda 2

Onda 1

Onda 2

Zonas de mayor densidad electrónica
(simétrica entre átomos)

Notación
O bit l sigma enlazantes d orbitales 1
l
t de bit l 1s
Orbitales i
Suma 1 - 2

Suma 1 - 2

σ1s

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Orbitales Moleculares
Orbitales de Enlace y Antienlace

Orbitales MolecularesLos l
L enlaces se f
forman por l i t
la interacción d orbitales atómicos para f
ió de bit l
tó i
formar
orbitales moleculares relacionados con toda la molécula
Figura 1. Diagrama de niveles energéticos en orbitales moleculares (caso H2)
1.

Molécula: H2

Energía

Átomo: H

Interacción
destructiva

Orbital molecular
antienlazante

Interacción
constructiva

Orbitalmolecular
enlazante

Átomo: H

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Orbitales Moleculares
Orbitales de Enlace y Antienlace

• Orbital Enlazante (σ)

• Tienen menos energía que los orbitales atómicos
• Son más estables
(Promueve enlace covalente estable)

• Orbital Antienlazante (σ*)

• Tienen más energía que los orbitales atómicos
• Son menos estables
(Promueveenlace covalente inestable)
Molécula

Ejemplo N° 1: Li2
N°

Li(Z = 3)
Átomo

Átomo

2s1
gía
Energ

1s2

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Orbitales Moleculares
Orden de Enlace

(Número de electrones
en orbitales enlazantes)
bit l
l
t )

-

(Número de electrones
en orbitales antienlazantes)

Orden de Enlace =

Energía

2

½

1

½...