Zobrazení atomových a molekulových orbitalů

1. Atomové orbitaly

Atomové orbitaly jsou namodelovány na atomu síry. Lze si prohlédnout „s“, „p“ (tři „p“ – p_x, p_y, p_z - orbitaly v každé slupce se liší magnetickým kvantovým číslem, mají stejný tvar a odlišují se orientací v prostoru, mírně se ale liší orbitaly z různých slupek – porovnejte 2p a 3p orbital) a „d“ orbitaly (pět d orbitalů v každé slupce se liší magnetickým kvantovým číslem, orbitaly d_xy, d_yz, d_xz, d_x2_-y2 se liší pouze orientací v prostoru, d_z2 orbital má i jiný tvar).

2. Molekulové orbitaly

Kombinací atomových orbitalů při vzniku vazby vznikají orbitaly molekulové, které se liší tvarem i rozmístěním v molekule. Určují vlastnosti molekul, dá se pomocí nich studovat chemická reaktivita, případně i biologická aktivita látek.

Příklady molekulových orbitalů:

Pro reaktivitu sloučenin má často rozhodující vliv rozložení tzv. nejvyššího obsazeného orbitalu (HOMO – the highest occupied molecular orbital) v molekule. Tento orbital s nejvyšší energií obsazený elektrony totiž většinou zodpovídá za nukleofilní atak sloučeniny. Obdobný efekt má i nejnižší neobsazený orbital (LUMO – the lowest unoccupied molecular orbital), který je zodpovědný za nukleofilní reakce sloučeniny. Podle tzv. teorie hraničních orbitalů totiž většinou dochází při reakcích k interakci HOMO a LUMO orbitalů.

Zobrazení HOMO orbitalů:

Voda

Amoniak

Methan

Ozon

Ethan

Ethen

Ethyn

1,3-Butadien

Benzen

Řada molekul má elektrony dvojné vazby delokalizované, tzn. tyto elektrony nejsou umístěny na dvojné vazbě mezi atomy, tak jak se běžně malují ve strukturně elektronových vzorcích, ale jsou rozmístěny rovnoměrně po celé molekule nebo její části. Toto bývá většinou umožněno i rovinným uspořádáním celé částice.

Zobrazení delokalizovaných orbitalů:

Dusičnanový anion

Uhličitanový anion

Benzen

Na dalších stránkách jsou modely molekulových orbitalů jednoduchých dvouatomových molekul. ^NOVÉ

Poznámka: V prohlížeči lze nastavit zobrazovaný orbital (dvojitým poklepáním pravým tlačítkem myši se otevře menu – Orbitals – Parameters – Orbital number). Implicitně je vždy nastaven výše uvedený orbital. Stejně lze měnit i další hodnoty. „Grid step“ určuje jak jemně je orbital nakreslen – hodnotu lze měnit zhruba v mezích 0.1-0.5 (liší se podle nastavení modelu – program hodnoty napoví), čím menší číslo nastavíte, tím podrobněji je orbital nakreslen a déle zobrazení trvá. „Isosurface value“ určuje, jakou část orbitalu zobrazíte.