Scegli una molecola o uno ione biatomico omonucleare e questo generatore di diagrammi degli orbitali molecolari disegna gli orbitali atomici, gli orbitali molecolari di legame e antilegame tra di essi, e riempie ogni elettrone nell'ordine energetico corretto, così ordine di legame e magnetismo risultano sempre giusti.
Ordine di legame: 3
Diamagnetico - tutti gli elettroni sono appaiati
Un generatore di diagrammi degli orbitali molecolari si rivela utile proprio nei casi in cui una semplice struttura a punti e linee esaurisce le risposte. Questi quattro esempi, tracciati con lo stesso strumento qui sopra, sono quelli a cui i corsi di chimica generale tornano più spesso.
N2 riempie completamente i suoi orbitali di legame — sigma2s, entrambi gli orbitali pi2p e sigma2p — senza toccare nessuno degli orbitali di antilegame superiori. Questo dà un ordine di legame esattamente pari a 3, corrispondente al triplo legame sempre attribuito all'azoto, e ogni elettrone risulta appaiato, per cui N2 è diamagnetico.
Disegna O2 con una struttura di Lewis e ogni elettrone appare appaiato, eppure l'ossigeno liquido viene visibilmente attratto da una calamita. Questo diagramma spiega perché: gli ultimi due elettroni si distribuiscono sui due orbitali degeneri pi*2p con spin paralleli secondo la regola di Hund, lasciando due elettroni spaiati e una molecola paramagnetica con ordine di legame 2.
Combina due atomi di elio e ogni elettrone che riempie l'orbitale di legame sigma1s viene bilanciato da uno che riempie l'orbitale di antilegame sigma1s*. Il calcolatore dell'ordine di legame integrato in questo generatore restituisce esattamente zero, il modo formale per dire che non esiste un legame netto a tenere insieme i due atomi.
Aggiungi elettroni a O2 uno alla volta e ognuno finisce in un orbitale di antilegame pi*2p. Il calcolatore dell'ordine di legame ne traccia direttamente il costo: O2 si trova a ordine di legame 2, il superossido O2- scende a 1,5 e il perossido O2(2-) scende a 1 una volta pieni entrambi gli orbitali pi*. Il legame ossigeno-ossigeno si indebolisce e si allunga in modo misurabile a ogni passaggio.
Da Li2 a N2, il mescolamento s-p spinge sigma2p sopra pi2p; per O2 e F2 quel mescolamento si indebolisce e sigma2p torna sotto pi2p. Questo generatore inverte l'ordine degli orbitali nel punto giusto invece di applicare una sequenza fissa a ogni molecola del secondo periodo, proprio dove un diagramma ingenuo sbaglia B2 e O2.
Ogni volta che gli elettroni raggiungono una coppia doppiamente degenere pi2p o pi*2p, questo generatore di diagrammi degli orbitali molecolari inserisce un elettrone in ciascun orbitale con spin parallelo prima di far accettare a un orbitale un secondo elettrone appaiato: la stessa regola applicata agli orbitali p in un atomo, riportata correttamente agli orbitali molecolari.
Il calcolatore dell'ordine di legame integrato in ogni diagramma legge il conteggio finale degli elettroni negli orbitali di legame e antilegame e riporta sia l'ordine di legame numerico sia se la molecola è paramagnetica o diamagnetica, senza dover contare gli elettroni a mano.
Rimuovere o aggiungere un elettrone cambia quale orbitale viene toccato per ultimo, e quel singolo elettrone può spostare l'ordine di legame di un intero mezzo punto. Questo strumento copre N2+, O2- e O2(2-) accanto alle molecole neutre, così le domande sulla ionizzazione hanno sempre un diagramma a cui fare riferimento.
Una struttura di Lewis indica quanti legami collegano due atomi e dove si trovano i doppietti solitari, ma tratta ogni coppia di legame allo stesso modo e non dice nulla sulla reale forza di un legame. La teoria degli orbitali molecolari combina invece gli orbitali atomici di entrambi gli atomi in un nuovo insieme di orbitali molecolari — alcuni a energia più bassa (di legame), altri più alta (di antilegame) — e li riempie come gli elettroni riempiono gli orbitali atomici: prima l'energia più bassa, un elettrone per orbitale prima dell'appaiamento.
Questa struttura aggiuntiva produce due numeri che una struttura a punti non può dare: l'ordine di legame, calcolato come (elettroni di legame meno elettroni di antilegame) diviso due, che quantifica la forza del legame oltre i numeri interi, e il magnetismo, che dipende dal fatto che qualche orbitale finisca con un elettrone spaiato. L'ossigeno è il caso da manuale: la sua struttura di Lewis appare perfettamente appaiata, ma il diagramma energetico degli orbitali molecolari mostra due elettroni costretti in orbitali di antilegame separati e di uguale energia, e questo scarto è il motivo per cui l'ossigeno liquido viene attratto da una calamita.
Il compromesso riguarda l'ambito di applicazione: questo generatore è pensato per le biatomiche omonucleari, dove entrambi gli atomi contribuiscono con orbitali atomici identici a energie corrispondenti. Le molecole eteronucleari combinano orbitali atomici di energie diverse e pesano diversamente il contributo di ciascun atomo, e qualsiasi molecola oltre la biatomica richiede un trattamento completo di simmetria. Usa una struttura di Lewis quando ti servono geometria e carica formale, e un diagramma MO quando la domanda riguarda davvero l'ordine di legame o il magnetismo.
Ogni diagramma qui sotto segue le stesse regole deterministiche usate da questo strumento a schermo, così l'anteprima e il file scaricato coincidono sempre.
Scegli da una lista verificata di biatomiche omonucleari: H2 e He2 dal primo periodo, da Li2 a F2 dal secondo periodo, e ioni comuni come N2+, O2- e O2(2-).
Questo generatore di diagrammi MO colloca ogni elettrone in ordine di energia, applicando automaticamente il principio di esclusione di Pauli e la regola di Hund: gli orbitali pi degeneri ricevono un elettrone ciascuno prima che inizi l'appaiamento.
Il calcolatore dell'ordine di legame riporta (elettroni di legame - elettroni di antilegame) / 2 accanto al diagramma, insieme all'indicazione se gli elettroni spaiati rendono la molecola paramagnetica oppure se ogni elettrone è appaiato per un risultato diamagnetico.
Esporta un file vettoriale per una relazione di laboratorio o una presentazione, oppure un PNG per una condivisione rapida. Entrambi corrispondono esattamente a quanto disegnato a schermo.
Entrambi i modelli descrivono la stessa molecola ma rispondono a domande diverse. Usa questa tabella per decidere quale scegliere.
Gli elettroni appartengono all'intera molecola
Gli elettroni appartengono ad atomi o legami specifici
Le domande più frequenti degli studenti di chimica generale e inorganica che affrontano le unità sul legame chimico.
Altri generatori pronti per l'uso in classe da abbinare a questo strumento per un'unità completa su legame e struttura.
Il selettore di molecole si trova in cima a questa pagina: cambia specie, confronta gli ordini di legame ed esporta un nuovo SVG o PNG da questo generatore di diagrammi degli orbitali molecolari ogni volta che serve.