Molekülorbitale

Molekülorbitale sind mathematische Funktionen, die das Wellenverhalten von Elektronen in Molekülen beschreiben. Sie entstehen durch die Linearkombination von Atomorbitalen und berücksichtigen die Wechselwirkung der Elektronen mit allen Atomkernen im Molekül. Im Gegensatz zu Atomorbitalen, die sich auf einzelne Atome beziehen, sind Molekülorbitale räumlich über das gesamte Molekül delokalisiert.

Es gibt verschiedene Arten von Molekülorbitalen, darunter bindende, antibindende und nichtbindende Molekülorbitale. Bindende Molekülorbitale haben eine niedrigere Energie als die ursprünglichen Atomorbitale und tragen zur Stabilität des Moleküls bei, indem sie die Kerne zusammenhalten. Antibindende Molekülorbitale haben eine höhere Energie und schwächen die Bindung zwischen den Atomen. Nichtbindende Molekülorbitale haben etwa die gleiche Energie wie die ursprünglichen Atomorbitale und sind nicht direkt an der Bindung beteiligt.

Die Energieniveaus und Formen der Molekülorbitale werden durch die Art und Anzahl der beteiligten Atomorbitale bestimmt. Die Besetzung der Molekülorbitale mit Elektronen folgt den gleichen Regeln wie bei Atomorbitalen, nämlich dem Pauli-Prinzip und der Hund'schen Regel. Die Analyse der Molekülorbitalenergien und -formen, oft dargestellt in einem Molekülorbitaldiagramm, ermöglicht das Verständnis der chemischen Bindung, der Reaktivität und der spektroskopischen Eigenschaften von Molekülen. Dies ist ein grundlegendes Konzept in der quantenchemischen Beschreibung von Molekülen.