Si se forman orbitales antienlazantes como resultado de una interferencia destructiva, ¿cómo están presentes los electrones en esos orbitales?

Answer 1

Interferencia destructiva no significa interferencia completamente destructiva. Los dos orbitales atómicos están centrados alrededor de puntos algo separados en el espacio (ya que los dos átomos no están uno encima del otro), por lo que hay muchas áreas donde la interferencia destructiva conduce a una reducción de la probabilidad, pero no a la cancelación completa.

Consideremos por ejemplo el hidrógeno. Esta figura hace un buen trabajo:

(Tomado de enlaces localizados y orbitales moleculares)

En el caso del enlace, los dos orbitales 1s interfieren constructivamente, lo que lleva a un aumento de la densidad en la región entre los dos átomos. Por otro lado, el caso de antídotos tiene interferencia destructiva. Sin embargo, los dos orbitales se cancelan exactamente a lo largo de un solo plano: el equidistante de ambos átomos, donde las amplitudes orbital atómico (AO) son iguales a la simetría y se cancelan perfectamente. En todos los demás puntos, una de las amplitudes de AO es de mayor magnitud que la otra, lo que hace que se deje una amplitud residual incluso después de restar la interferencia destructiva, lo que permite que un electrón persista allí. En consecuencia, los orbitales anti-enlace disminuyen la densidad de electrones entre los dos núcleos, lo que lleva a un aumento de la energía cinética (que es un efecto mecánico cuántico; solo tenga en cuenta que la densidad de energía cinética es proporcional al cuadrado de la pendiente del orbital y por lo tanto Transición más pronunciada en el orbital anti-enlace (ABO), como se puede ver en la figura central en la fila inferior, lo que hace que tenga mayor energía.

En resumen, ciertamente hay regiones del espacio donde la interferencia destructiva completa lleva a una probabilidad nula, que se denominan nodos y están presentes en todos los orbitales moleculares, además del de energía absoluta más baja. Sin embargo, la interferencia destructiva no es completa en la mayoría de los puntos en el espacio debido a que un orbital tiene una amplitud mayor que el otro, lo que lleva a regiones con densidades reducidas en algunos lugares (y, a la inversa, regiones con mayor densidad en otros lugares, ya que la densidad total debe integrarse a uno) . Los ABO generalmente reducen la densidad entre los átomos de enlace, empujando la densidad a las franjas, lo que lleva a un aumento de la energía cinética y hace que tengan una energía más alta que los orbitales de enlace correspondientes.

Answer 2

Cuando tienes, por ejemplo, un enlace entre dos átomos, es todo o nada. O tienes un enlace o tienes dos átomos libres; un intermedio no es estable

Entonces, cuando esos átomos forman un enlace, múltiples electrones entrarán en orbitales de enlace que tienen una energía más baja que su orbital original no enlazado (no debe confundirse con un orbital no enlazante). Por lo tanto, la energía se libera.

La mayoría de las veces, también se forman y rellenan orbitales antienlazantes, que tienen un nivel de energía más alto que su orbital original no unido debido a la interferencia destructiva que mencionó. Por lo tanto, se necesita energía para hacer que orbital.

Además, la formación de nuevos orbitales tiene propiedades simétricas debido a la conservación de la energía. Un orbital de enlace reduce la cantidad de energía que un orbital antienlazante aumenta si está formado por dos orbitales degenerados de diferentes átomos.

Es matemática básica al final. Si el número de electrones de enlace (un electrón en un orbital de enlace) es más alto que el de los electrones de enlace, entonces ese enlace entre dos átomos es energéticamente favorable, aunque algunos electrones podrían estar en orbitales de enlace de enlace.

Los experimentos muestran que si hay cantidades iguales de electrones de enlace y antienlazantes, entonces es energéticamente desfavorable. No sé el mecanismo detrás de esto, ya que probablemente tenga algo que ver con la mecánica cuántica.