molekyylijakson

Molekyylijakso on kvanttimekaniikassa käytetty orbital, joka ulottuu koko molekyyliin. Se muodostuu lineaarikombinaatiosta atomiorbitaalien välillä ja kuvaa elektronien todennäköisyysjakaumaa molekyylissä. Molekyylijaksoissa elektronit voivat olla sitovia tiloja, antibonding-tiloja tai nonbonding-tiloja riippuen interferenssistä atomien välillä sekä molekyylin symmetriasta.

MO-teoria rakentuu lineaarikombinaatiosta atomiorbitaalien (yleisesti s- ja p-tyyppisten) avulla. Näistä tiloista muodostuu molekyylijaksoja, joita luokitellaan sigma- (σ) ja pi- (π) -tyypeiksi sen mukaan, miten päällekkäisy tapahtuu. Sigma-tilat syntyvät suorasta päällekkäisyydestä ja ovat yleensä alhaisempia energialtaan, kun taas pi-tilat muodostuvat sivuttaisesta päällekkäisyydestä. Antibonding-tilat merkitään usein tähdillä (σ*, π*).

Elektronit täyttävät MO-tilat aufbau- ja Pauli-sääntöjen mukaan. Sitovat MO:t alentavat järjestelmän energiaa, antibonding-tilat nostavat sitä, ja nonbonding-tilat ovat tiloja, joiden energia ei muutu merkittävästi molekyylin vuorovaikutuksessa. Sidosluku (bond order) lasketaan kaavalla sidosluku = (sitovat tilat − antibonding tilat) / 2. Esimerkkinä yksinkertainen H2 muodostuu yhdestä sitovasta σ(1s)-jakson elektronista.

Molekyylijakso on keskeinen käsite kemian tulkinnassa: se selittää kemiallisen sitoutumisen voimakkuutta, magnetismia ja spektroskooppisia ominaisuuksia sekä toimii perusvälineenä ab initio- ja tiheysfunktio­aaliseen (DFT) laskentaan. Esimerkiksi O2-molekyylin paramagnetismi johtuu kahdesta epätasaisesti paritusta elektronista π*-tiloissa.