La unión posterior significa que los electrones del orbital pi de un ligando se donan a un orbital de metal vacío. Los electrones de un orbital metálico lleno se donan al orbital anti-enlace pi del ligando. El ligando que dona electrones obviamente tiene sentido porque así es como se forma el enlace covalente de coordenadas. El metal que dona electrones al ligando refuerza el enlace metal-ligando. Este efecto se suele reservar para los ligandos que son buenos aceptadores de pi, especialmente aquellos con otro átomo unido. Los ejemplos incluyen carbonilo y nitrosilo.
Antes de que pueda comprender los orbitales de enlace y anti-enlace, es importante entender que los electrones tienen una dualidad de partícula / onda. Por lo tanto, los orbitales se pueden considerar como ondas de probabilidad de electrones. Como una onda de luz, las ondas pueden interactuar en fase o fuera de fase
La interacción en fase reduce la energía, mientras que la interacción anti-enlace aumenta la energía (en general, más desestabilizante que la interacción de enlace se estabiliza). Echemos un vistazo al benceno:
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No preste mucha atención a los símbolos + o -, solo significa que la amplitud de la onda es positiva o negativa y no tiene nada que ver con la presencia de un electrón en ese lóbulo en particular. Observe que en el orbital molecular de energía más baja, todos los lóbulos orbitales se superponen en fase (+ con + y – con -). En los dos MO degenerados (la misma energía), hay un nodo (un área sin densidad de electrones) que existe donde un lóbulo + se superpone con un lóbulo – o hay un nodo inherente en la molécula como es el caso para el enlace degenerado MO a la derecha. Observe cómo aumenta el número de nodos a medida que aumenta la energía.
Entonces, ¿qué significa esto para las moléculas y su reactividad? Cuando los electrones están en un orbital de enlace, la molécula es más estable porque se encuentra en un estado de menor energía. Compare N2 y O2, O2 es una molécula reactiva que a menudo oxida complejos metálicos sensibles al aire y algunos compuestos incluso explotan cuando entran en contacto con el oxígeno. El nitrógeno, por otro lado, es muy estable y rara vez reaccionará a menos que a altas temperaturas y presiones (como las que se utilizan en el proceso de Haber-Bosch). La diferencia es solo de dos electrones, pero si observas sus respectivas MOs:
El oxígeno tiene dos electrones en los orbitales anti-enlace. Esto hace que el oxígeno sea más reactivo que el nitrógeno. También es importante entender cómo la fase de los lóbulos afecta la reactividad. Las reacciones pericíclicas se basan en esta característica de los orbitales. Una reacción que no sucederá en condiciones termodinámicas extremas puede reaccionar a temperatura ambiente en condiciones fotoquímicas. Tome la reacción de Diels-Alder, por ejemplo:
Observe cómo los lóbulos se superponen constructivamente. Ahora, bajo condiciones fotoquímicas, uno de los lóbulos extremos tendría una fase diferente (porque el electrón está en un MO diferente) y ya no habría una superposición constructiva entre los dos extremos. Así que la reacción no procedería.
Si desea obtener más información sobre los orbitales de enlace y anti-enlace, puede ver más en las reacciones pericíclicas o más en las matemáticas detrás de la teoría. La teoría orbital molecular se deriva de las ecuaciones matemáticas, por lo que puede ayudarlo a comprender la teoría.