Orbital de ligação natural - Natural bond orbital

Na química quântica , um orbital de ligação natural ou NBO é um orbital de ligação calculado com densidade máxima de elétrons . Os NBOs são uma de uma sequência de conjuntos orbitais naturais localizados que incluem "orbitais atômicos naturais" (NAO), "orbitais híbridos naturais" (NHO), "orbitais de ligação natural" (NBO) e "orbitais moleculares naturais (semi-) localizados "(NLMO). Esses conjuntos localizados naturais são intermediários entre os orbitais atômicos básicos (AO) e os orbitais moleculares (MO):

Orbital atômico → NAO → NHO → NBO → NLMO → Orbital molecular

Orbitais naturais (localizados) são usados ​​em química computacional para calcular a distribuição da densidade de elétrons nos átomos e nas ligações entre os átomos. Eles têm o "caráter de ocupação máxima" nas regiões localizadas de 1 centro e 2 centros da molécula. Os orbitais de ligação natural (NBOs) incluem a maior porcentagem possível da densidade de elétrons, idealmente perto de 2.000, fornecendo a “estrutura natural de Lewis” mais precisa possível de ψ. Uma alta porcentagem de densidade de elétrons (denotada como% -ρ L ), frequentemente considerada> 99% para moléculas orgânicas comuns, corresponde a uma estrutura natural de Lewis precisa.

O conceito de orbitais naturais foi introduzido pela primeira vez por Per-Olov Löwdin em 1955, para descrever o conjunto único de funções ortonormais de 1 elétron que são intrínsecas à função de onda N -elétron .

Teoria

Cada ligação NBO σ AB (o doador) pode ser escrita em termos de dois híbridos de valência dirigida (NHOs) h A , h B nos átomos A e B, com coeficientes de polarização correspondentes c A , c B :

σ AB = c A h Α + c B h B

As ligações variam suavemente do limite covalente ( c A = c B ) ao iônico ( c A >> c B ).

Cada ligação de valência NBO σ deve ser emparelhada com uma valência anti- ligação de NBO σ * (o aceitador) para completar a extensão do espaço de valência:

σ AB * = c A h Α - c B h B

Os NBOs de ligação são do tipo "orbital de Lewis" (números de ocupação próximos a 2); NBOs anti-aderentes são do tipo "orbital não Lewis" (números de ocupação próximos de 0). Em uma estrutura de Lewis idealizada , orbitais de Lewis completos (dois elétrons) são complementados por orbitais de não Lewis formalmente vazios. As ocupações fracas dos antibonds de valência sinalizam desvios irredutíveis de uma estrutura de Lewis localizada idealizada, o que significa verdadeiros "efeitos de deslocalização".

Estruturas de Lewis

estrutura de ressonância da amida

Com um programa de computador que pode calcular NBOs, as estruturas de Lewis ideais podem ser encontradas. Uma estrutura de Lewis ótima pode ser definida como aquela com a quantidade máxima de carga eletrônica em orbitais de Lewis (carga de Lewis). Uma baixa quantidade de carga eletrônica nos orbitais de Lewis indica fortes efeitos de deslocalização de elétrons.

Em estruturas de ressonância , podem existir estruturas contribuintes maiores e menores. Para amidas, por exemplo, os cálculos NBO mostram que a estrutura com uma ligação dupla de carbonila é a estrutura de Lewis dominante. No entanto, em cálculos NBO, "ressonância iônica covalente" não é necessária devido à inclusão de efeitos de polaridade de ligação nas estruturas de ressonância. Isso é semelhante a outros métodos modernos da teoria de ligações de valência .

Veja também

Referências

links externos