Մոլեկուլային օրբիտալների տեսություն

Մոլեկուլային օրբիտալների (ՄՕ) տեսությունը ներկայումս հիմք է հանդիսանում քվանտաքիմիական հաշվարկների համար։ Այս տեսության շրջանակներում մոլեկուլը դիտարկվում է ոչ թե առանձին ատոմների միավորվածություն, այլ որպես միասնական համակարգ։ Այստեղ էլեկտրոնները վերագրվում են ոչ թե ատոմների միջև առաջացող կապերին, այլ դիտարկվում են որպես միջուկի ազդեցության ներքո ողջ մոլեկուլով շարժվող մասնիկներ։ Ընդունվում է, որ տվյալ մոլեկուլների բոլոր ատոմները բաշխվում են համապատասխան մոլեկուլային օրբիտալներով, որոնք հնարավոր է նկարագրել Ψ ալիքային ֆունկցիաներով։ Յուրաքանչյուր ՄՕ-ի Ψ_j ալիքային ֆունկցիան կարելի է ներկայացնել, որպես φ_i ատոմային օրբիտալների ալիքային ֆունկցիաների գծային կոմբինացիա.

Ψ_j=Σc_ijφ_i

Այս եղանակը անվանում են ատոմային օրբիտալների գծային կոմբինացիայի մոտավորություն։ Այն հաճախ է օգտագործվում քվանտաքիմիական հաշվարկների համար։ ՄՕ այսպիսի պատկերացման ընտրությունը հասկանալի է. մոլեկուլի յուրաքանչյուր միջուկի շրջակայքում էլեկտրոնի վարքը պետք է նման լինի նրա վարքին ատոմում և պետք է նկարագրվի տվյալ ատոմին համապատասխան ԱՕ։ Իսկ միջմիջուկային տարածքում ՄՕ նկարագրվում է ԱՕ-ի վերադրմամբ։ Այսպիսով ՄՕ ալիքային ֆունկցիաների որոշման խնդիրը բերվում է cij գործակիցների որոշմանը։ Գործակիցների թվային արժեքները կարելի է գտնել տեղադրելով այս հավասարումը Շրեդինգերի հավասարման մեջ և կիրառելով վարիացիոն սկզբունքը։ Այսպիսով մոլեկուլում, ինչպես և ատոմում, գոյություն ունեն Ψ ալիքային ֆունկցիայով նկարագրվող դիսկրետ էներգետիկ մակարդակներ։ Ատոմային s-, p-. d-, f- օրբիտալների նմանությամբ ՄՕ նշանակվում են σ-, π-, δ-, γ- տառերով։ Մոլեկուլի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան որոշվում է ՄՕ միասնությամբ, երբ հայտնի են նրանց տիպերը և նրանցում գտնվող էլեկտրոնների քանակը։ Գոյությունունեն 3 տեսակի մոլեկուլային օրբիտալներ՝ կապող, չկապող և քանդող։ Եթե տվյալ օրբիտալը պատկանում է այն օրբիտալներին, որոնցում գտնվող էլեկտրոնը մեծ հավանականությամբ կգտնվի միջուկների միջև, ապա այս օրբիտալը կլինի կապող օրբիտալ և հակված կլինի իրար մոտ պահելու միջուկները։ Եթե էլեկտրոնները գտնվում են այնպիսի ՄՕ, որ իրենց միջմիջուկային տարածությունում գտնվելու հավանականությունը շատ փոքր է, ապա այս օրբիտալները հանդիսանում են քանդող օրբիտալներ և թուլացնում են մոլեկուլի կապը։ Չկապող ՄՕ գտնվում են միջուկին մոտ, դրանք խոր օրբիտալներն են, և մեծ մասամբ պատկանում են միայն մեկ միջուկի։ Այսպիսով էլեկտրոնները անցկացնում են հավասարաչափ ժամանակահատվածներ միջմիջուկային տարածություններից ներս և դուրս և ոչ ուժեղացնում, ոչ էլ թուլացնում են կապը։ Չկապող էլեկտրոնային օրբիտալները քիմիական կապի առաջացման մեջ ներդրում չունեն։ Մոլեկուլը կայուն է միայն այն դեպքում, երբ կապող ՄՕ-ում գտնվող էլեկտրոնների քանակը գերազանցում է քանդող ՄՕ-ում գտնվող էլեկտրոնների քանակին։