MolekularOrbitalTheorie

MolekularOrbitalTheorie ist ein Konzept in der Quantenchemie zur Beschreibung der elektronischen Struktur von Molekülen. Sie erklärt Moleküle durch Molekülorbitale, die aus der Überlagerung von Atomorbitalen entstehen und sich über das ganze Molekül erstrecken können. Die Theorie entstand in den späten 1920er- und 1930er-Jahren und wurde maßgeblich von Robert S. Mulliken und Friedrich Hund entwickelt. Sie steht im Gegensatz zur Valenzbindungstheorie, die Elektronen stärker lokalisiert betrachtet; MO-Theorie betont Delokalisation und Symmetrieeigenschaften der Orbitale entsprechend der Molekülsymmetrie.

In der Molekulare Orbitaltheorie bilden sich bindende und antibindende Orbitale durch lineare Kombination der Atomorbitale (LCAO). Elektronen besetzen diese Orbitale nach Aufbauprinzip, Pauli-Prinzip und Hunds Regel. Der Bindungswert eines Moleküls ergibt sich oft aus dem Bond Order, numerisch gegeben durch (Anzahl bindender Orbitale minus Anzahl antibindender Orbitale) geteilt durch zwei. Höhere Besetzung antibindender Orbitale reduziert die Bindung. Moleküle können durch delokalisierte MOs stabilisiert werden, weshalb konjugierte Systeme und Aromaten gut beschrieben werden können.

Anwendungen und Grenzen: MO-Theorie liefert Einsichten in Spektren, Magnetismus, Reaktivität und geometrische Struktur. In der Praxis verwendet man oft die Hartree-Fock-Methode oder die Dichtefunktionaltheorie (Kohn-Sham-Orbitale) und ergänzt sie durch post-HF-Korrekturen. Sie ermöglicht Vorhersagen von Paramagnetismus, elektronischen Übergängen und Reaktivität, erklärt jedoch Näherungen; Abhängigkeit von Basismenge, elektronische Korrelation und Mehrteilchen-Wechselwirkungen sind Limitierungen. Für große Moleküle ist die MO-Behandlung oft effizienter als eine rein lokalisierte VB-Beschreibung.