molekylorbitalteori

Molekylorbitalteori (MOT) er en teoretisk tilnærming i kjemi som beskriver molekyler ved hjelp av molekylære orbitaler som strekker seg over hele molekylet og dannes ved overlapp av atomorbitaler.

Tilnærmingen bygger på lineær kombinasjon av atomorbitaler (LCAO): molekylorbitaler er lineære kombinasjoner av atomorbitaler fra de aktuelle atomene. Disse orbitalene kan være bindingsoorbitaler (støtter bindingen mellom atomene), antibindingorbitaler (øker energien og motarbeider binding), eller ikke-bindende orbitaler. Elektronene i molekylet fordeles i disse orbitalene etter energinivå, med Pauli-prinsippet og, for degenerate orbitaler, Hunds regel som rettesnor.

Et sentralt delprodukt i MOT er oppdelingen i sigma- og pi-orbitaler. Sigma-orbitaler oppstod ved end-overlapp av atomorbitaler langs molekylets akse, mens pi-orbitaler oppstod ved side-overlapp. Bindinger i molekyler beskrives som kombinasjoner av bindingsoorbitaler, anti-binding som utrykker antibinding, og ikke-bindende orbitaler som ikke bidrar til bindingen.

Et praktisk resultat er at bindingen kan estimeres med bond order, beregnet som (Nbinding − Nantibinding)/2. For eksempel i H2 finnes en fylt bindingso Orbital og en tom antibindingorbital, noe som gir bond order omtrent 1. MOT gir også forklaringer på fenomener som oksygens paramagnetisme, der to ubundne elektroner i π* orbitaler bidrar til magnetiske egenskaper som ikke lett kan forklares av klassisk valensbindingsteori.

Historisk sett ble MOT utviklet i første halvdel av 1900-tallet, med viktige bidrag fra Mulliken og videreutvikling gjennom Roothaan-Hartree-Fock-metoder og senere effektive beregningsmetoder som DFT. MOT er sentral i kvantitativ kjemi og spektroskopi, spesielt for konjugerte systemer og metallkomplekser.