Teoria degli orbitali molecolari

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La teoria degli orbitali molecolari (MO) è la teoria più moderna fra quelle elaborate per interpretare il legame chimico. Si basa sui criteri matematici della meccanica quantistica e permette di chiarire la struttura delle molecole sfruttando tali calcoli allo stesso modo che la teoria del legame di valenza.

[modifica] La teoria

Il punto di partenza di questa teoria, è quello di considerare, a differenza di quella del legame di valenza, che al legame tra atomi non concorrono solo gli elettroni di valenza, ma in generale tutti gli elettroni degli atomi costituenti la molecola. Nella molecola così concepita non esistono più gli elettroni che appartengono ai singoli atomi, ma essi sono tutti ridistribuiti nella molecola su nuovi livelli energetici denominati orbitali molecolari. Gli orbitali molecolari sono, per definizione, centrati attorno a tutti i nuclei di una molecola.^[1]

Lo studio dei loro livelli energetici e del modo in cui si dispongono in essi gli elettroni permette di conoscere la stabilità della molecola considerata. Traducendo in termini matematici questa affermazione, e cioè applicando l'equazione di Schrödinger ad una molecola, vale a dire ad un sistema formato da un insieme di elettroni appartenenti indifferentemente a due o più nuclei di atomi uguali o diversi, è possibile ottenere le soluzioni di questa equazione le quali descrivono sia l'energia che la forma geometrica della molecola. Mentre gli orbitali atomici sono funzioni matematiche che descrivono il comportamento di un elettrone in un atomo, gli orbitali molecolari sono funzioni matematiche che descrivono il comportamento di un elettrone in una molecola.

Un orbitale è una funzione d'onda che permette di individuare le zone di spazio in cui è possibile trovare l'elettrone con il massimo di probabilità. Tramite il metodo L.C.A.O. (Linear combination of atomic orbitals) si possono combinare linearmente le autofunzioni d'onda associate ai legami presenti nella molecola per ottenere un orbitale molecolare. I calcoli dimostrano che la combinazione lineare di due funzioni fornisce due combinazioni relative a due orbitali molecolari: un orbitale di legame caratterizzato da una certa stabilità e un orbitale di antilegame meno stabile del precedente. Esiste anche la possibilità di ottenere un orbitale non legante, caratterizzato dal fatto di non influenzare sostanzialmente la stabilità di una molecola.