Como alguém pode desenhar diagramas orbitais atômicos e moleculares?

Vou usar oxigênio ( $"O"_2(g)$ ) como um exemplo.

Com o oxigênio, você sabe que as energias potenciais orbitais atômicas vão na seguinte ordem:

$V_(1s)$ $"<<"$ $V_(2s) < V_(2p)$

Portanto, o diagrama orbital atômico é simplesmente aqueles orbitais nessa ordem de energia. Observe que o $1s$ orbitais são significativamente mais baixos em energia do que os $2s$ orbitais.

Para o diatômico homonuclear $"O"_2$ , simplesmente temos duas cópias desse diagrama orbital atômico distantes no início. Encha aqueles com oxigênio 8 elétrons (2 core + 6 valência).

Agora temos dois do mesmo diagramas orbitais atômicos dispostos:

Então, para o diagrama orbital molecular, examinamos como esses orbitais atômicos interagem entre si em um combinação linear de orbitais atômicos (LCAO). Aqui está como isso acontece (é claro, o $ns$ são compatíveis com o $ns$ ).

Tomando o eixo internuclear como o $z$ -axis, temos:

$"AO"_(1s) + "AO"_(1s) = sigma_(1s) + sigma_(1s)^"*"$ (strong head-on overlap)

$"AO"_(2s) + "AO"_(2s) = sigma_(2s) + sigma_(2s)^"*"$ (strong head-on overlap)

$"AO"_(2p_x) + "AO"_(2p_x) = pi_(2p_x) + pi_(2p_x)^"*"$ (weak sidelong overlap)

$"AO"_(2p_y) + "AO"_(2p_y) = pi_(2p_y) + pi_(2p_y)^"*"$ (weak sidelong overlap)

$"AO"_(2p_z) + "AO"_(2p_z) = sigma_(2p_z) + sigma_(2p_z)^"*"$ (strong head-on overlap)

Assim, tomamos 10 orbitais atômicos e gerar 10 orbitais moleculares, de acordo com a conservação dos orbitais.

Com base na quantidade de sobreposição orbital, as mudanças relativas de energia diferem indo do orbital atômico ao orbital molecular. Maior overlap = maior mudança de energia.

É por isso que o $sigma_(2p_z)$ orbitais moleculares são mais baixos em energia do que os $pi_(2p_x)$ e $pi_(2p_y)$ orbitais moleculares.

E, finalmente, basta preencher os elétrons de acordo com Regra de Hund, pela Princípio de exclusão de Pauli, e as Princípio Aufbau.

Você começa 8 elétrons de cada oxigênio, para que você obtenha 16 total:

E, de fato, isso concorda com de outros MO diagramas of $"O"_2(g)$ .

Isso é conhecido como trio ( $""^3 Sigma$ ) oxigênio, o estado fundamental do gás oxigênio.