आणविक कक्षीय सिद्धांत
आणविक कक्षीय सिद्धांत, या एमओ सिद्धांत, इलेक्ट्रॉनों के संदर्भ में परमाणुओं के बीच संबंध को समझाने की एक विधि है, जो परमाणुओं के आसपास के बजाय अणु के चारों ओर फैले हुए हैं, वैलेंस बॉन्डिंग सिद्धांत या वीवी सिद्धांत के विपरीत। परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों को गोले के भीतर उप-कक्षाओं में कक्षा में व्यवस्थित किया जाता है। एक सामान्य नियम के रूप में, यह सबसे बाहरी शेल के भीतर कक्षा में इलेक्ट्रॉनों है जो रासायनिक संबंध में शामिल हैं, हालांकि इसके अपवाद हैं। एक कक्षीय में अधिकतम दो इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं, जिनमें विपरीत स्पाइन होना चाहिए। आणविक कक्षीय सिद्धांत में, जब दो परमाणु एक रासायनिक बंधन बनाते हैं, तो संबंध इलेक्ट्रॉनों के परमाणु कक्षा इलेक्ट्रॉनों की संख्या और स्पिन के बारे में समान नियमों के साथ आणविक कक्षा का उत्पादन करने के लिए गठबंधन करते हैं।
इलेक्ट्रॉन, सभी उप-परमाणु कणों की तरह, तरंगों के रूप में व्यवहार कर सकते हैं। एक निश्चित समय पर अंतरिक्ष में एक निश्चित बिंदु पर कब्जा करने के बजाय, परमाणु नाभिक के आसपास अपने सभी संभावित स्थानों पर एक इलेक्ट्रॉन फैला हुआ है और इसकी स्थिति केवल संभावना के संदर्भ में व्यक्त की जा सकती है। भौतिकविद् एरविन श्रोडिंगर द्वारा विकसित एक समीकरण का उपयोग परमाणु कक्षीय के "तरंग कार्य" को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, जो इलेक्ट्रॉन घनत्व वितरण के संदर्भ में नाभिक के आसपास विभिन्न स्थानों पर इलेक्ट्रॉन खोजने की संभावना देता है। आणविक कक्षीय सिद्धांत, परमाणु अणु की तरंग क्रियाओं को जोड़कर परमाणु संबंध को बताता है, जो आणविक कक्षा के लिए तरंग क्रियाओं को जोड़कर पूरे अणु को घेरता है।
चूंकि तरंग फ़ंक्शन समीकरण सकारात्मक और नकारात्मक दोनों मान देता है, जिन्हें चरणों के रूप में जाना जाता है, दो आणविक कक्षाएँ उत्पन्न होती हैं। पहले में, परमाणु कक्षा को चरण में जोड़ा जाता है - सकारात्मक-से-सकारात्मक और नकारात्मक से नकारात्मक। दूसरा प्रकार एक है जहां वे चरण से बाहर हैं - नकारात्मक-से-सकारात्मक और सकारात्मक से नकारात्मक।
चरण जोड़ में नाभिक के बीच अंतरिक्ष में केंद्रित इलेक्ट्रॉन घनत्व के साथ एक आणविक कक्षीय देता है, उन्हें एक साथ करीब लाता है और परिणामस्वरूप दो मूल परमाणु कक्षाओं की तुलना में कम ऊर्जा पर एक विन्यास होता है। इसे बॉन्डिंग ऑर्बिटल के रूप में जाना जाता है। इलेक्ट्रॉन घनत्व में चरण जोड़ के परिणाम नाभिक के बीच की जगह से दूर केंद्रित होते हैं, उन्हें आगे खींचते हैं और परमाणु ऑर्बिटल्स की तुलना में उच्च ऊर्जा स्तर के साथ एक कॉन्फ़िगरेशन का उत्पादन करते हैं। इसे एंटी-बॉन्डिंग ऑर्बिटल के रूप में जाना जाता है। बॉन्डिंग में शामिल परमाणु ऑर्बिटल्स से इलेक्ट्रॉन कम एनर्जी बॉन्डिंग आणविक ऑर्बिटल्स को भरना पसंद करेंगे।
दो परमाणुओं के बीच बंधन की प्रकृति का निर्धारण करने के लिए, "बॉन्ड ऑर्डर" की गणना इस प्रकार की जाती है: (बॉन्डिंग इलेक्ट्रॉन्स - एंटी-बॉन्डिंग इलेक्ट्रॉन्स) / 2। शून्य का एक बॉन्ड ऑर्डर बताता है कि कोई बॉन्डिंग नहीं होगी। तुलना में, 1 का एक बॉन्ड ऑर्डर एकल बॉन्ड को इंगित करता है, जिसमें 2 और 3 क्रमशः डबल और ट्रिपल बॉन्ड इंगित करते हैं।
एक बहुत ही सरल उदाहरण के रूप में, दो हाइड्रोजन परमाणुओं के संबंध को आणविक कक्षीय सिद्धांत के रूप में वर्णित किया जा सकता है। प्रत्येक परमाणु में केवल एक इलेक्ट्रॉन होता है, सामान्य रूप से सबसे कम ऊर्जा कक्षीय में। इन ऑर्बिटल्स के वेव फंक्शन जोड़े जाते हैं, जो एक बॉन्डिंग और एक एंटी-बॉन्डिंग ऑर्बिटल देते हैं। दो इलेक्ट्रॉनों के निचले ऊर्जा संबंध कक्षीय को भर देंगे, जिसमें कोई भी इलेक्ट्रॉन विरोधी-बंधन कक्ष में नहीं होगा। बॉन्ड ऑर्डर इसलिए (2 - 0) / 2 = 1 है, एक बॉन्ड देता है। यह वीबी सिद्धांत और अवलोकन के साथ समझौता है।
आवर्त सारणी, हीलियम में अगले तत्व के दो परमाणुओं की परस्पर क्रिया एक अलग परिणाम देती है क्योंकि प्रत्येक हीलियम परमाणु में एक कक्षीय में दो इलेक्ट्रॉन होते हैं। जब वेव फ़ंक्शन जोड़े जाते हैं, तो हाइड्रोजन के साथ एक बॉन्डिंग और एक एंटी-बॉन्डिंग ऑर्बिटल उत्पन्न होता है। इस बार, हालांकि, इसमें चार इलेक्ट्रॉन शामिल हैं। दो इलेक्ट्रॉनों के संबंध कक्षीय को भर देंगे और अन्य दो को उच्च ऊर्जा विरोधी संबंध कक्ष को भरना होगा। बॉन्ड ऑर्डर इस बार (2 - 2) / 2 = 0 है, इसलिए कोई बॉन्डिंग नहीं होगी। फिर, यह VB सिद्धांत और अवलोकन के साथ सहमत है: हीलियम अणु नहीं बनाता है।
आणविक कक्षीय सिद्धांत भी ऑक्सीजन और नाइट्रोजन अणुओं के लिए क्रमशः दोहरे और ट्रिपल बांड की सही भविष्यवाणी करता है। ज्यादातर मामलों में, एमओ सिद्धांत और वैलेंस बॉन्डिंग सिद्धांत समझौते में हैं; हालांकि, पूर्व बेहतर अणुओं की व्याख्या करता है जहां बांड क्रम एकल और दोहरे बंधन और अणुओं के चुंबकीय गुणों के बीच स्थित होता है। आणविक कक्षीय सिद्धांत का मुख्य नुकसान यह है कि, ऊपर के रूप में बहुत सरल मामलों को छोड़कर, गणना बहुत अधिक जटिल है।
