HOMO-LUMO ("penuh-kosong") Orbital Interaksi

Suatu prinsip dasar: semua langkah dari semua mekanisme reaksi heterolytic baik Bronsted atau Lewis reaksi asam-basa

Mereka melibatkan baik transfer proton (Bronsted), atau pasangan tidak dibagi / interaksi orbital kosong (Lewis).

Ketika orbital atom berinteraksi dianggap, reaksi Bronsted dapat dilihat hanya sebagai kasus khusus dari Lewis, di mana orbital kosong adalah orbital antibonding ikatan HX.

Singkatnya, semua reaksi heterolytic hanya merupakan contoh interaksi antara orbital atom atau molekul diisi dan orbital atom atau molekul kosong - yaitu, Lewis reaksi asam-basa. Berikut ini adalah diagram untuk menjelaskan hal ini:

Interaksi dari dua orbital atom atau molekul, seperti yang Anda pelajari dalam kimia umum, memproduksi dua orbital baru.

Salah satu orbital baru lebih tinggi dalam energi daripada yang asli (orbital antibonding), dan satu lebih rendah (orbital ikatan).

Ketika salah satu orbital awal diisi dengan sepasang elektron (a basa Lewis), dan yang lainnya kosong (asam Lewis), kita dapat menempatkan dua elektron ke energi yang lebih rendah dari dua orbital baru.

The "penuh-kosong" interaksi karena itu mulai stabil.

Ketika kita berhadapan dengan berinteraksi orbital molekul, dua yang berinteraksi umumnya

H ighest energi ccupied o m o olecular rbital (HOMO) dari satu molekul,

L owest energi u noccupied m olecular o rbital (LUMO) dari molekul lainnya.

Orbital-orbital adalah pasangan yang berbaring paling dekat di energi dari setiap sepasang orbital dalam dua molekul, yang memungkinkan mereka untuk berinteraksi paling kuat.

Orbital-orbital kadang-kadang disebut orbital perbatasan, karena mereka berbohong pada batas terluar dari elektron dari molekul.

Berikut adalah interaksi yang penuh-kosong digambar ulang sebagai interaksi HOMO-LUMO.

Mari kita lihat beberapa contoh. Pertama, reaksi yang Anda akan dikategorikan sebagai reaksi asam-basa Lewis ketika Anda sedang belajar kimia umum:

NH 3 memiliki pasangan tidak dibagi pada nitrogen, menempati HOMO (itu umumnya benar bahwa pasangan tidak dibagi menempati HOMOs). BH 3 memiliki valensi orbital kosong pada B, karena B adalah Kelompok II elemen. Ini adalah LUMO tersebut.

Berikut adalah gambar dari dua orbital dari AM1 semi-empiris perhitungan orbital molekul:

NH 3 HOMO BH 3 LUMO

Para HOMO-LUMO energi diagram di atas menggambarkan pembentukan ikatan antara N dan B.

Sekarang mari kita coba kasus sedikit lebih kompleks. Berikut adalah Bronsted khas asam-basa reaksi:

Panah keriting melacak obligasi dibuat, dan yang rusak, tetapi mereka tidak menunjukkan apa orbital yang terlibat.

Air adalah basa Bronsted baik (mampu menerima proton) dan basa Lewis, dengan salah satu pasangan tidak dibagi-nya (HOMO itu).

H-Cl adalah asam Bronsted, mampu menyumbangkan sebuah proton, tetapi juga merupakan asam Lewis, menggunakan  * orbital H-Cl obligasi (yang LUMO).

Berikut adalah gambar dari HOMO dan LUMO relevan, lagi dari AM1 semi-empiris perhitungan orbital molekul:

H 2 O HOMO HCl LUMO

Interaksi menstabilkan sepasang dibagi merupakan oksigen, sekaligus melanggar ikatan H-Cl karena interaksi adalah dengan orbital antibonding.

Contoh lain adalah reaksi S N 2, yang melibatkan HOMO dari nukleofil dan  * orbital ikatan RX:

Berikut adalah orbital yang relevan:

OH - HOMO CH 3-Cl LUMO

Interaksi menstabilkan sepasang dibagi merupakan oksigen, sekaligus melanggar CH 3-Cl obligasi karena interaksi adalah dengan orbital antibonding.

Contoh lain termasuk reaksi alkena dengan HX, di mana HOMO adalah MO  dari alkena dan LUMO adalah HX  * orbital:

dan penangkapan carobcation dalam reaksi SN1 oleh nukleofil:

Anda membutuhkan pengingat lagi bahwa karbokation yang distabilkan oleh interaksi penuh-kosong antara orbital p kosong dari karbon positif dan orbital  dari CH yang berdekatan atau ikatan CC

Singkatnya, semua reaksi heterolytic melanjutkan karena energi dari sepasang elektron diturunkan oleh interaksi orbital atom atau molekul diisi dengan yang kosong.

Alasan yang sama dapat appllied reaksi pericyclic Bimolekular seperti cycloaddition Diels-Alder.

Halaman ini terakhir diubah pada 03:24 PM Kamis, 30 September, 2010. 

Webmaster , Departemen Kimia, University of Maine, Orono, ME 04469

http://chemistry.umeche.maine.edu/CHY252/HOMO-LUMO.html

http://dendypunya.blogspot.com/2012_01_01_archive.html

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_kuantum/reaksi-kimia/teori-orbital-

tentang-kereaktifan/