TEORIA DEL ORBITAL MOLECULAR

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Un aspecto importante de la teoría del enlace de valencia es la condición de máximo traslape que conduce a la formación de los enlaces posibles más fuertes. Esta teoría se usa para explicar la formación de enlaces covalentes en muchas moléculas.

Por ejemplo en el caso de la molécula F2, el enlace F-F está formado por el traslape de orbitales p de dos átomos de flúor diferentes, cada uno conteniendo un electrón desapareado. Dado que la naturaleza de los orbitales es diferente en las moléculas de H2 y F2, la fuerza de enlace y la longitud de enlace diferirán en ambas moléculas.

En una molécula de HF, el enlace covalente está formado por el traslape del orbital 1s del H y 2p del F, cada uno conteniendo un electrón desapareado. La compartición mutua de los electrones entre H y F resulta en la formación de un enlace covalente entre ambos.

Cuando los átomos están muy alejados la interacción entre ambos es nula, pero a medida que se van acercando comienzan a interaccionar. Por una parte se produce una atracción mutua entre el electrón de cada uno de los átomos por parte del núcleo del otro y, por otra, comienza a establecerse una repulsión entre las partículas con carga eléctrica del mismo signo de ambos átomos, especialmente entre sus núcleos. Al principio predominan las fuerzas atractivas electrón-núcleo lo que favorece el acercamiento de ambos átomos, pero a medida que éste se produce, aumentan las fuerzas repulsivas entre los núcleos hasta igualarse con las atractivas

Existe un grave problema con esta explicación de la formación de enlaces. Se supuso que los electrones están inmóviles y que a medida que los núcleos se aproximan estarán estacionarios en la región entre los dos núcleos. Los electrones no se comportan de esta forma. Los electrones se mueven y, de acuerdo con el principio de incertidumbre de Heisenberg, no es posible saber de forma simultánea la posición y la cantidad de movimiento de un electrón. Es decir, no podemos localizar a los electrones en forma tan precisa como la explicación sugiere, en su lugar se habla de si la densidad de probabilidad de encontrar electrones en sitios particulares es alta o baja.

Aunque según la teoría del enlace de valencia los dos orbitales atómicos solapados conservan su identidad, como los dos electrones son atraídos por los dos núcleos, que es lo que realmente hace de nexo de unión, la probabilidad de encontrarlos es máxima en el espacio situado entre ambos núcleos, por lo que la imagen que del enlace covalente da la teoría del enlace de valencia no es muy distinta de la que proporciona la teoría de Lewis. Sin embargo, la diferencia está en que para Lewis cualquier enlace covalente se forma de igual manera, mediante una compartición de electrones, olvidándose de los aspectos energéticos descritos en la teoría del enlace de valencia que son los responsables de que cada enlace covalente tenga entidad propia. En cada caso, el punto de equilibrio entre las fuerzas atractivas y repulsivas o mínimo de energía potencial será distinto y dependerá de la naturaleza de los átomos y orbitales que se solapen.

Así, en la formación de la molécula de fluoruro de hidrógeno es el orbital s de un átomo de hidrógeno el que se solapa con uno cualquiera de los tres orbitales atómicos p equivalentes del átomo de flúor:

[pic 4]

[pic 5]

También es posible la interacción o solapamiento frontal de dos orbitales p tal como ocurre en la formación de la molécula de flúor:

[pic 6]

[pic 7]

Como en el caso de la molécula de fluoruro de hidrógeno, el solapamiento se produce entre los lóbulos del mismo signo de cada orbital p, mientras que los del otro signo disminuyen considerablemente de tamaño por estar la máxima probabilidad de encontrar los electrones del enlace entre los dos núcleos de flúor. En este caso, el solapamiento de los dos orbitales es menor y, consecuentemente, menor es la energía de disociación de enlace (151 kJ/mol). La longitud de enlace es de 142 pm.