Divulgación Teoría de orbitales moleculares

[China]

Hola, mi duda es la diguiente, repasando el diagram de energias de los OM de moleclas heteonuclares, se indica que los OM enlazantes estatán mas cerca del atomo mas electronegativo que tienen OA de energia más baja. y efectivamente en el caso del CO o del HF los orbitales atomicos del oxigeno en el primer caso y el F en el segundo se colocan como energeticamente menores, ahora bien en el primer caso, los orbitales del C y del O son 2s y 2p, si están en el mismo nivel energetico, y el oxigeno tienen energia menor supongo que se explique debido a la carga efectiva del oxigeno es mayor, atrae mas a los elelctrones de valencia y por eso el ultimo orbital se contrae hacia el nucleo rebajando su energia, pero en el caso del H y el fluor, como es posible que el orbtal 1s del hidrogeno sea más energetico que el 3s y 3p del fluor??? gracias

[arivasm]

Re: Teoría de orbitales moleculares

Debido a la carga nuclear. Ten en cuenta que en un átomo hidrogenoide la energía de un orbital crece con el cuadrado de la carga nuclear al tiempo que decrece con el cuadrado del número cuántico principal. Es decir, es proporcional a $(Z/n)^2$.

Por otra parte, los orbitales de valencia del F no son 3s y 3p, como has escrito, sino 2s y 2p. Por tanto bastará con que la carga nuclear efectiva en el F sea mayor de 4 para que la energía de esos orbitales sea menor que la del 1s del H, algo que parece bastante razonable si la carga nuclear es 9 y tan sólo hay 2 electrones 1s en capas más internas.

[China]

Re: Teoría de orbitales moleculares

Si, me equivoqué el fluor es del segundo periodo está claro que 2s y 2p. Ahora bien lo otro que me dices, me vas a disculpar pero no entendí nada, más bien lo entendí al revés, si la energia aumenta con el cuadrado de z, pues entonces el F deberia tener más energia en sus orbitales.

[arivasm]

Re: Teoría de orbitales moleculares

Disculpa que no me expresase correctamente. Me refería a que las energías hidrogenoides son de la forma $\dst E=-R\frac{Z^2}{n^2}$. Con el "crece" me estaba refiriendo a la diferencia con el 0. Habida cuenta de que son negativas, ciertamente debí haber escrito "decrece", o mejor aún "es proporcional a"

[China]

Re: Teoría de orbitales moleculares

Vale, entonces al mayor carga efectiva menor energia, lo que pasa es que cuando explican la TOM en moleculas como el HF pues dicen que el los atomos más electronegativos son los que tienen orbitales de más baja energia y es lo que no relaciono con tu explicación.

[arivasm]

Re: Teoría de orbitales moleculares

Sigamos usando energías hidrogenoides.

Para el H será Z=1 y n=1 y entonces E=-R. Este valor es exacto.

Para el F será Z=9 y n=2. Si fuese correcta la expresión para la energía de los niveles hidrogenoides sería E=-20,25 R, pues 20,25=(9/2)². El apantallamiento rebajará el valor efectivo para Z. Obviamente con tal de que no quede en un valor inferior a 2 (y eso sería mucho apantallar pues sólo hay 2 electrones geométricamente más internos, que son los 1s -a los que hay que añadir el débil apantallamiento que causan los 2s y los demás 2p-) la energía del último orbital de valencia será inferior a ese E=-R del H.

[China]

Re: Teoría de orbitales moleculares

[FONT=arial narrow]Hola arivasm, tengo que retomar esto, pues vuelvo a tener dudas, según lo que te entendí, como E=-Z2/n2, por ejemplo en el mismo periodo como aumenta Z y n es constante, por lo tanto el termino E se hace cada vez mayor en valor absoluto, es decir más negativo, es decir meno energéticos los orbitales de los átomos más ala derecha del sistema periódico, es decir menos energéticos los más electronegativos. Seria esto correcto entonces ???[/FONT]
[FONT=arial narrow]Por otro lado aprovecho, plantear otra cuestión, [/FONT][FONT=arial narrow]por que se produce una inversión en el orden de energía de los orbitales moleculares en las moléculas diatómicas homonucleares, cuyo átomo constituyente tienen Z< = 7, es decir según he aprendido en las del 2º periodo el orden es (sigma 2s) (sigma 2s) * (sigma 2p) (2 orb pi 2p) (2 otb pi 2p)* (sigma 2s) * y sin embargo desde el nitrógeno hacia la izda el orden es: (sigma 2s) (sigma 2s) * (2 orb pi 2p) (sigma 2p) (2 otb pi 2p)* (sigma 2s) * es decir se invierte el orden del sigma 2p enlazante con los 2 pi 2p enlazantes, se supone que es por que en los átomos más pequemos como es el caso del N hacia la izda, se considera la interacción s-pz y por eso el orbital sigma 2p aumenta su energía, ahora bien, por que se considera esta interacción sp en los átomos pequeños?????[/FONT]

[arivasm]

Re: Teoría de orbitales moleculares

Antes de nada: recuerda que las normas del foro no permiten que un hilo trate de varios temas. Por tanto, respondo a tu primera cuestión y te animo a que abras un hilo nuevo con la segunda.

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Yendo a tu pregunta:

[FONT=arial narrow]Hola arivasm, tengo que retomar esto, pues vuelvo a tener dudas, según lo que te entendí, como E=-Z2/n2, por ejemplo en el mismo periodo como aumenta Z y n es constante, por lo tanto el termino E se hace cada vez mayor en valor absoluto, es decir más negativo, es decir meno energéticos los orbitales de los átomos más ala derecha del sistema periódico, es decir menos energéticos los más electronegativos. Seria esto correcto entonces ???[/FONT]

En primer lugar, y perdón que sea tiquismiquis, la energía de los orbitales de los átomos hidrogenoides, es decir, un núcleo con $Z$ protones y *un* solo electrón, es proporcional a $(Z/n)^2$, pero no es $-(Z/n)^2$ (ni siquiera sería dimensionalmente correcto).

En segundo, fíjate que estás hablando de átomos que no son hidrogenoides, sino polielectrónicos. La primera diferencia notable está en que la energía de los orbitales no solo depende del número cuántico principal, $n$, sino también del azimutal, $l$. Por eso, por ejemplo, un orbital 2s no tiene la misma energía que un 2p, como sucede con los átomos hidrogenoides.

Por otra parte, la repulsión interelectrónica también entra en el término de energía potencial de la ecuación de Schrödinger, de manera que la proporcionalidad con $Z^2$ también deja de cumplirse.

La realidad es que debe hacerse los cálculos correspondientes, pero es habitual encontrar en los libros de Química, sobre todo de secundaria, pequeñas reglas y "explicaciones" en las que se juega con el concepto de apantallamiento y carga nuclear efectiva. El primero se refiere a que los electrones de valencia, que son los que determinan las propiedades químicas (como la electronegatividad), "ven" una carga nuclear rebajada debido a los electrones de las capas más internas. La idea de carga nuclear efectiva sería una expresión numérica de ese hecho.

Entonces, la explicación que se da para la tendencia al aumento al ir hacia la derecha en el sistema periódico es que los electrones de valencia pertenecen al mismo $n$ y la carga nuclear efectiva va aumentando, aunque no tanto como si fuese exclusivamente su valor real, $Ze$.

No deja de ser una afirmación un tanto floja. Casi es más una interpretación que una explicación. Aunque posiblemente sea lo que tu profesor espera que contestes si te pregunta en un examen eso de "justifica la tendencia de aumento de la electronegatividad al recorrer un período".

En definitiva, aunque sea una explicación francamente mala (pero es la que esperan que repitáis) lo que has escrito es casi "correcto". Pero debes omitir fórmula alguna, porque simplemente no la hay, y además reemplazar la influencia de Z por una Z efectiva.



Qué le vamos a hacer... Este tipo de cosas son las que me llevaron a tener claro que la Física me gustaba bastante más que la Química....