¿Por qué los orbitales antienvejecimiento están más desestabilizados, o tienen mayor energía, cuando se encuentran entre dos átomos de electronegatividades muy diferentes?

Introduciré algunos conceptos muy básicos de la química cuántica.

Un orbital molecular puede representarse como una combinación lineal de orbitales atómicos. Por lo tanto, al evaluar la interacción entre un par de orbitales atómicos, asignamos un coeficiente a cada uno de ellos.

[matemáticas] \ Psi = c_1 \ psi_1 + c_2 \ psi_2 [/ matemáticas]

Esos coeficientes esencialmente dicen que tomaré un trozo de orbital [matemáticas] \ psi_1 [/ matemáticas], digamos 1/4, para construir el orbital de unión. Los 3/4 restantes de [math] \ psi_1 [/ math] contribuirán al orbital antienvejecimiento.

La interacción entre dos orbitales se puede describir utilizando la superposición integral, [matemática] S = \ langle \ psi_1 | \ psi_2 \ rangle [/ math]. Varía de 0 a 1, con 1 correspondiente a la interacción entre dos orbitales idénticos. Una superposición integral igual a 0 significa que los orbitales no interactúan entre sí en absoluto. Se dice que tales orbitales son ortogonales. Es la integral de superposición la que determina “cuánto” se afectarán dos orbitales entre sí. Esto se conoce como perturbación.

La energía de estabilización está determinada por el cuadrado de la integral de superposición. Por lo tanto, cuanto mejor sea la similitud entre los orbitales, menores serán los orbitales moleculares de enlace y mayores serán los antienvejecimiento.

Puede consultar las respuestas que escribí hace un tiempo.

¿Por qué los HOMO y LUMO tienen que tener niveles de energía similares para interactuar?

¿Se puede superponer como orbital con cualquiera de los tres orbitales p (Px, Py, Pz) para formar enlaces sigma (de acuerdo con la teoría del enlace de valencia)?

Los orbitales de enlace contienen electrones que tienen una energía potencial menor (y, por lo tanto, son más estables). Estos electrones son estables porque se encuentran entre los dos núcleos. Acabo de describir lo que es un enlace covalente. Los electrones tienden a formar enlaces covalentes para volverse más estables y, por supuesto, esto reduce su energía potencial (razón por la cual los electrones en el eje internuclear son estables y tienen poca energía).

a diferencia de los electrones en los orbitales de enlace, aquellos en los orbitales de antienlace no están en el eje internuclear, porque no participan en la formación de enlaces (de ahí el nombre, “anti enlace”). porque los electrones en estos orbitales no están entre los núcleos (sino por encima o debajo de ellos) tienen más energía potencial (porque la carga nuclear efectiva no compensa la energía potencial de los electrones). Debido a que tienen más energía potencial, son menos estables.

En cuanto a su pregunta de “electronegatividades muy diferentes”, lo que describí es fundamental para todas las especies involucradas en la unión covalente. En otras palabras, los electrones en los orbitales moleculares de antienvejecimiento tienen mayor energía que los electrones en los orbitales moleculares de enlace es universal.