1. Appairage et liaison d'électrons :Les orbitales moléculaires résultent de la combinaison d'orbitales atomiques. Lorsque les orbitales atomiques se chevauchent et que les électrons sont associés à des spins opposés, ils forment des orbitales moléculaires de liaison. Les orbitales de liaison ont une énergie inférieure à celle des orbitales atomiques d'origine, ce qui entraîne une configuration moléculaire plus stable. Plus les orbitales moléculaires sont stables, plus les liaisons chimiques sont fortes et plus l'énergie globale de la molécule est faible.
2. Symétrie orbitale et chevauchement :La symétrie et le chevauchement des orbitales atomiques déterminent la forme et l'énergie des orbitales moléculaires. Le chevauchement constructif conduit à des orbitales de liaison, tandis que le chevauchement destructeur entraîne des orbitales anti-liantes. Les orbitales de liaison ont une énergie plus faible et favorisent la densité électronique entre les noyaux, améliorant ainsi la stabilité moléculaire. En revanche, les orbitales antiliantes ont une énergie plus élevée et réduisent la densité électronique entre les noyaux, déstabilisant ainsi la molécule.
3. Règle de Hund et multiplicité des tours :La règle de Hund stipule que les électrons des orbitales dégénérées (avec la même énergie) ont tendance à occuper des orbitales différentes avec le même spin avant de s'apparier. Cela se traduit par une configuration énergétique inférieure et une stabilité accrue. Les molécules contenant des électrons non appariés ont une multiplicité de spins plus élevée et sont généralement plus réactives en raison de la disponibilité de spins non appariés pour les réactions chimiques.
4. principe d'aufbau et remplissage orbital :Le principe d'aufbau stipule que les électrons remplissent les orbitales atomiques et moléculaires par ordre croissant de niveaux d'énergie. Les orbitales d’énergie inférieure sont remplies avant les orbitales d’énergie plus élevée. Ce principe garantit que la configuration électronique la plus stable est obtenue. Le remplissage des orbitales moléculaires selon le principe aufbau minimise l'énergie globale de la molécule et contribue à sa stabilité.
5. Diagrammes orbitaux moléculaires : Les diagrammes d'orbitales moléculaires représentent visuellement les niveaux d'énergie et la distribution électronique des orbitales moléculaires. Ces diagrammes fournissent une compréhension qualitative des caractéristiques de stabilité, de liaison et d’anti-liaison des molécules. En analysant les diagrammes orbitaux moléculaires, nous pouvons prédire la stabilité relative de différentes espèces moléculaires et leurs propriétés électroniques.
6. Interactions orbitales et délocalisation :Dans les molécules polyatomiques, l'interaction de plusieurs orbitales atomiques peut conduire à une délocalisation des électrons. Les électrons délocalisés sont répartis sur une région plus grande, ce qui entraîne une énergie plus faible et une stabilité accrue. La délocalisation est observée dans les molécules comportant des doubles liaisons conjuguées, des cycles aromatiques et des complexes métalliques.
7. Angles d'hybridation et de liaison :L'hybridation des orbitales atomiques influence la géométrie et la stabilité des molécules. En combinant des orbitales atomiques de différentes symétries, des orbitales hybrides se forment, qui dirigent la densité électronique dans des directions spécifiques. Les angles de liaison et les géométries moléculaires qui en résultent contribuent à la stabilité globale et aux propriétés de la molécule.
En résumé, les orbitales moléculaires sont fondamentales pour déterminer la stabilité des molécules. Comprendre les interactions, la symétrie et les configurations électroniques des orbitales moléculaires permet aux chimistes de prédire et d'expliquer les propriétés, la réactivité et le comportement des molécules dans divers systèmes chimiques.
