zuurstoforbitalen

Zuurstoforbitalen verwijzen naar de orbitalen waarin elektronen van het zuurstofatoom voorkomen en naar de orbitalen die betrokken zijn bij bindingen in zuurstofhoudende moleculen. Het vrije zuurstofatoom heeft elektronconfiguratie [He] 2s^2 2p^4. De kernorbitalen 1s en 2s zijn laag in energie; de valentieschil bevat drie p-orbitalen (px, py en pz) die in een vrije atoom energetisch gelijk zijn. Volgens Hund en de Aufbau-regel vullen de drie p-orbitalen eerst met elk één elektron, waarna de vierde elektron paart in een van deze orbitalen. Het resultaat is twee ongepaarde elektronen en een grondtoestand die men aanduidt met term 3P, wat het magnetische gedrag verklaart.

In moleculen verschuiven deze orbitalen door overlap en vorming van moleculaire orbitalen. Voor zuurstofgas O2 is de volgorde van opvulling doorgaans: sigma2s, sigma*2s, sigma2p, pi2p, pi*2p; het antibindende sigma*2p blijft meestal leeg. De valentie-elektronen vullen deze MOs zodanig dat O2 twee ongepaarde elektronen in de antibindende pi*2p-orbitalen houdt, wat paramagnetisme veroorzaakt en samen met de binding tot een bondorder van 2 leidt (dubbele binding).

Daarnaast spelen zuurstoforbitalen een rol in de vorming van hybride orbitalen in verbindingen. In veel oxiden en organische verbindingen is zuurstof sp3-gehybridiseerd, waardoor twee O-H- of O-C-bindingen kunnen vormen en twee lone pairs achterblijven, wat de geometrie en reactiviteit bepaalt.