Bindningsteori

Bindningsteori är en samling teoretiska ramverk inom kemin som förklarar hur atomer binder sig samman till molekyler och hur elektronernas fördelning ger bindningar, struktur och egenskaper. De två huvudinriktningarna är valensebindningsteori (valensebindningsteori, även kallad valensbindningsteori) och molekylorbitalteori (MO-teori). VB-teori betonar lokala överlapp mellan atomernas orbitaler och bildandet av kovalenta bindningar. Genom hybridisering bildas nya orbitaler (sp, sp2, sp3) som förklarar geometrin: CH4 är tetrahedral (sp3); NH3 är trigonal pyramidal och H2O är vinklad. En sigma-bindning uppstår vid end-to-end-överlappning, medan pi-bindningar uppstår genom sidoliggande överlapp av p-orbitaler. Resonans används när flera strukturer bidrar till den verkliga elektronfördelningen.

MO-teori tar ett mer övergripande perspektiv där elektronerna delokaliseras över hela molekylen i molekylorbitaler som bildas från atomorbitaler. Bindningar ses som resultatet av antal bindande MO minus antal antibindande MO, ofta uttryckt som bond order. MO-teori är särskilt kraftfull för konjugerade system och radikalitet och förklarar fenomen som syrets paramagnetism i O2 och delokalisation i resonansstrukturer. Den ger också insikt i hur energiordningar av MO:n påverkar molekylens egenskaper.

Moderna analyser kombinerar dessa idéer med kvantkemi, exempelvis ab initio-metoder och täthetsfunktionalteori (DFT), för att ge kvantitativa uppskattningar av bindningsenergier, längder och reaktivitet. Exempel på föreningar där bindningsteori används är CH4, C2H4 och CO2.