Kas ir molekulārā orbitāle ķīmijā?

Lai saprastu orbitāles, ir svarīgi zināt atoma struktūru. Protoni un neitroni aizņem atoma kodolu, kas ir ļoti kondensēts konteiners, kas atrodas atoma centrā. Elektroni pūš ap kodola ārpusi, būtībā tādā pašā veidā, kā planētas riņķo ap sauli. Vienkāršots apraksts par to, kā elektroni riņķo ap kodolu, sadala elektronus “apvalkos”, kas būtībā ir lieli apļi, kas ieskauj kodolu un var saturēt noteiktu daudzumu elektronu. Tāpat kā planētu orbītās, arī elektronu orbitāles nepieņem perfektu apļu formu.

Ne visi elektroni pārvietojas ap atomu noteiktos, sakārtotos apļos. Tā vietā tiem bieži ir neparastākas orbītas, un to īpašo orbītu apraksta atomu orbītas teorija. “S” orbitāle ir visvienkāršākā, un tā būtībā ir sfēriska orbitāle. Ir arī hanteles formas orbitāles, ko sauc par “p” orbitālēm, kurām ir trīs dažādi izvietojumi. Mijiedarbība starp abām atomu orbitālēm nosaka molekulārās orbitāles veidu.

Kad divi atomi savienojas, elektroni joprojām cenšas sekot savam iestatītajam orbitālas modelim, un to pozīcijas nosaka molekulārās orbitāles veidu. Pirmā veida molekulārās orbitāles rodas, kad elektroni riņķo ap abiem kodoliem vienā fāzē un kādā brīdī pārklājas. Tas rada “savienojošu” orbitāli, jo elektronu pārklāšanās pastiprina negatīvo lādiņu un samazina molekulas potenciālo enerģiju. Tāpēc būtu nepieciešama enerģija, lai tos sadalītu atsevišķos atomos, un atomi paliktu kopā.

Cits molekulārās orbitāles veids ir tad, kad elektroni riņķo ārpus fāzes. Tas samazina to radīto negatīvo lādiņu, kas savukārt palielina kopējo molekulā uzkrāto potenciālo enerģiju. Elektroniem patīk zema potenciālā enerģija, tāpēc tie, visticamāk, atdalīsies nekā orbītā ārpus fāzes. Ārpusfāzes orbītas zemā potenciālā enerģija nozīmē, ka atomi sadalās un saite neveidojas.