La théorie des orbitales moléculaires, ou la théorie MO, est une méthode d'expliquer liaison entre les atomes en termes d'électrons étant répartis autour d'une molécule plutôt que localisée autour des atomes, à la différence de valence de liaison théorie, la théorie ou VB. Les électrons dans les atomes sont disposés dans des orbitales au sein shells au sein shells. En règle générale, ce sont les électrons dans les orbitales au sein de l'enveloppe extérieure qui sont impliqués dans la liaison chimique, mais il ya des exceptions à cette règle. Une orbitale peut contenir un maximum de deux électrons, qui doivent avoir des spins opposés. En théorie des orbitales moléculaires, lorsque deux atomes forment une liaison chimique, les orbitales atomiques des électrons de liaison se combinent pour produire des orbitales moléculaires avec des règles similaires concernant le nombre et le spin des électrons.
Les électrons, comme toutes les particules subatomiques, peuvent se comporter comme des ondes. Au lieu d'occuper un point précis dans l'espace à un moment donné, un électron est répartie sur l'ensemble de ses positions possibles autour du noyau atomique et sa position ne peut être exprimée en termes de probabilité. Une équation développée par le physicien Erwin Schrôdinger peut être utilisé pour déterminer la "fonction d'onde" d'une orbitale atomique, ce qui donne la probabilité de trouver un électron à différents endroits autour du noyau en fonction d'une répartition de densité d'électrons. La théorie des orbitales moléculaires, explique liaison atomique en ajoutant les fonctions d'onde des orbitales atomiques impliquées dans la liaison de donner les fonctions d'onde pour orbitales moléculaires qui entourent la molécule entière.
Comme l'équation fonction d'onde donne des valeurs à la fois positives et négatives, appelées phases, deux orbitales moléculaires sont produites. Dans la première, les orbitales atomiques sont ajoutés à la phase - positif à négatif et positif à négatif. Le second type est celui dans lequel ils sont en opposition de phase - négatif à positif et positif à négatif.
L'addition dans la phase donne une orbitale moléculaire avec la densité d'électrons concentré dans l'espace entre les noyaux, les rapprocher et qui donne une configuration à une énergie plus faible que les deux originaux orbitales atomiques combinés. Ceci est connu comme une orbitale de liaison. L'addition des résultats de la phase de la densité d'électrons est concentré opposée à l'espace entre les noyaux, les tirant à l'écart et en outre produire une configuration avec un niveau d'énergie plus élevée que les orbitales atomiques. Ceci est connu comme une orbitale anti-collage. Les électrons des orbitales atomiques impliquées dans la liaison préfèrent remplir les orbitales moléculaires inférieurs collage d'énergie.
Pour déterminer la nature de la liaison entre deux atomes, l'"ordre de liaison» est calculé comme suit: (électrons de liaison - anti-collage électrons) / 2. Un ordre de liaison de zéro indique qu'aucune liaison aura lieu. En comparaison, un ordre de liaison de 1 indique une liaison simple, 2 et 3 indiquent doubles et triples liaisons, respectivement.
Comme un exemple très simple, la liaison de deux atomes d'hydrogène peuvent être décrits en termes de théorie des orbitales moléculaires. Chaque atome a un seul électron, normalement dans l'énergie la plus basse orbitale. Les fonctions d'onde de ces orbitales sont ajoutés, ce qui donne un collage et une orbitale anti-collage. Les deux électrons vont remplir la liaison inférieure énergie orbitale, sans électrons dans l'orbitale anti-collage. L'ordre de liaison est donc (2 - 0) / 2 = 1, ce qui donne une liaison simple. Ceci est en accord avec la théorie de VB et de l'observation.
L'interaction de deux atomes de l'élément suivant dans la table périodique, de l'hélium, donne un résultat différent car il ya deux électrons dans une orbitale dans chaque atome d'hélium. Lorsque les fonctions d'onde sont ajoutés, un collage et une orbitale anti-collage sont produites, comme l'hydrogène. Cette fois, cependant, il ya quatre électrons impliqués. Deux électrons vont remplir la liaison et orbitales les deux autres devront remplir plus l'énergie orbitale anti-collage. L'ordre de liaison est cette fois (2 - 2) / 2 = 0, donc pas de liaison aura lieu. Encore une fois, ce qui s'accorde avec la théorie de VB et de l'observation: l'hélium ne pas former des molécules.
La théorie des orbitales moléculaires prédit correctement doubles et triples liaisons des molécules d'oxygène et d'azote, respectivement. Dans la plupart des cas, MO théorie et la théorie de la liaison de valence sont d'accord, mais l'ancien explique mieux molécules où l'ordre de liaison se trouve entre un simple et un double liaison et les propriétés magnétiques des molécules. Le principal inconvénient de la théorie des orbitales moléculaires, c'est que, sauf dans des cas très simples comme ceux ci-dessus, les calculs sont beaucoup plus compliquées.