ออร์บิทัลเชิงโมเลกุล

**ออร์บิทัลเชิงโมเลกุล** () เป็นฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายพฤติกรรมคล้ายคลื่นของอิเล็กตรอนในโมเลกุลโดยฟังก์ชันนี้มีความสำคัญในการคำนวณสมบัติทางเคมีและสมบัติทางกายภาพ อาทิ ความน่าจะเป็นที่จะพบอิเล็กตรอนในบริเวณต่าง ๆ รอบโมเลกุล คำว่า "ออร์บิทัลเชิงโมเลกุล" ถูกนำใช้ครั้งแรกโดย โรเบิร์ต มัลลิเกน (Robert S. Mulliken) ในปี ค.ศ. 1932

## ภาพรวมของออร์บิทัลเชิงโมเลกุล

ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลสามารถใช้แสดงบริเวณในโมเลกุลที่สามารถพบอิเล็กตรอน ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลได้จากการรวมกันของออร์บิทัลเชิงอะตอมที่ให้รายละเอียดเกี่ยวกับอิเล็กตรอนรอบ ๆ อะตอม ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลสามารถระบุโครงแบบอิเล็กตรอนของโมเลกุลตำแหน่งการกระจายตัวและพลังงานของอิเล็กตรอนในโมเลกุล โดยออร์บิทัลเชิงโมเลกุลได้จากการรวมกันเชิงเส้นตรงของออร์บิทัลเชิงอะตอม (LCAO) ในทฤษฎีออร์บิทัลเชิงโมเลกุล (molecular orbital theory)

## การเกิดออร์บิทัลเชิงโมเลกุล

ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลเกิดจากอันตรกิริยาระหว่างออร์บิทัลเชิงอะตอมที่มีสมมาตรที่เข้ากันได้ (ได้จากการพิจารณาตามทฤษฎีพอยท์กรุ๊ป) โดยจำนวนออร์บิทัลเชิงโมเลกุลจะต้องเท่ากับจำนวนออร์บิทัลเชิงอะตอมที่มารวมกันสำหรับโมเลกุลอะตอมคู่ใด ๆ แล้ว ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลแสดงได้ดังฟังก์ชันคลื่นดังต่อไปนี้

:\Psi = c_a \psi_a + c_b \psi_b
:\Psi^* = c_a \psi_a - c_b \psi_b

เมื่อ \Psi และ \Psi^* แทนฟังก์ชันคลื่นของโมเลกุลสำหรับออร์บิทัลเชิงโมเลกุลแบบสร้างพันธะและออร์บิทัลเชิงโมเลกุลแบบต้านพันธะตามลำดับ \psi_a และ \psi_b คือ ฟังก์ชันคลื่นของอะตอม ส่วน *c<sub>a</sub>* และ *c<sub>b</sub>* คือสัมประสิทธิ์

## ชนิดของออร์บิทัลเชิงโมเลกุล

ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลสามารถแบ่งออกเป็น 3 ชนิด ดังนี้

### ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลแบบสร้างพันธะ (bonding molecular orbitals)

* อันตรกิริยาระหว่างออร์บิทัลเชิงอะตอมเป็นอันตรกิริยาแบบเสริมกัน (constructive (in-phase) interactions)
* พลังงานของออร์บิทัลเชิงโมเลกุลแบบสร้างพันธะจะต่ำกว่าพลังงานของออร์บิทัลเชิงอะตอมที่มารวมกัน  

### ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลต้านสร้างพันธะ (antibonding molecular orbitals)

* อันตรกิริยาระหว่างออร์บิทัลเชิงอะตอมเป็นอันตรกิริยาแบบหักล้างกัน (destructive (out-of-phase) interactions) โดยมีระนาบบัพ (nodal plane) ที่ฟังก์ชันคลื่นของออร์บิทัลเชิงโมเลกุลต้านสร้างพันธะเป็นศูนย์ระหว่างอะตอมที่เกิดอันตรกิริยากัน
* พลังงานของออร์บิทัลเชิงโมเลกุลแบบต้านพันธะจะสูงกว่าพลังงานของออร์บิทัลเชิงอะตอมที่มารวมกัน
 
### ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลไม่สร้างพันธะ (nonbonding molecular orbitals)

* ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลไม่สร้างพันธะเป็นผลของการไม่มีอันตรกิริยาระหว่างออร์บิทัลเชิงอะตอมเนื่องจากไม่มีออร์บิทัลที่มีสมมาตรเข้ากันได้ 
* พลังงานของออร์บิทัลเชิงโมเลกุลไม่สร้างพันธะจะเท่ากับพลังงานของออร์บิทัลเชิงอะตอม

## การบอกชื่อของออร์บิทัลเชิงโมเลกุลตามสมมาตร

เราสามารถจำแนกชนิดของอันตรกิริยาระหว่างออร์บิทัลเชิงอะตอมตามสมบัติทางสมมาตร โดยการบอกชื่อออร์บิทัลเชิงโมเลกุลเป็น *σ* (ซิกมา), *π* (ไพ), *δ* (เดลตา), *φ* (ฟี), *γ* (แกมมา) เป็นต้น ซึ่งสอดคล้องกับสมมาตรของออร์บิทัลเชิงอะตอม *s*, *p*, *d*, *f* และ *g* ตามลำดับ จำนวนระนาบบัพ ของ ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลแบบ *σ*, *π*, *δ*, ... จะเท่ากับ 0, 1, 2, ... ตามลำดับ

### สมมาตรแบบ ''σ''

ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลที่มีสมมาตรแบบ *σ* เกิดจากอันตรกิริยาระหว่าง *s*-ออร์บิทัล จำนวน 2 ออร์บิทัล หรือ *p*z จำนวน 2 ออร์บิทัลตามแนวแกนระหว่างนิวเคลียส โดยการหมุนรอบแกนไม่ทำให้เปลี่ยนเฟส  และ *σ** ออร์บิทัล หรือ ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลแบบต้านพันธะ *σ* ก็ไม่เปลี่ยนเฟสเมื่อมีการหมุนรอบแกนเช่นกัน 

### สมมาตรแบบ ''π''

ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลที่มีสมมาตรแบบ *π* เกิดจากอันตรกิริยาระหว่าง *p*x จำนวน 2 ออร์บิทัล หรือ *p*y จำนวน 2 ออร์บิทัล ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลที่มีสมมาตรแบบ *π* จะไม่สมมาตรเมื่อเมื่อมีการหมุนรอบแกนระหว่างนิวเคลียสเนื่องจากจะทำให้มรการเปลี่ยนเฟสขึ้น ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลแบบต้านพันธะ *π** ก็ไม่เปลี่ยนเฟสเมื่อมีการหมุนรอบแกนเช่นกัน

center|300px|thumb|การเรียงตัวของ ''p''-ออร์บิทัลเพื่อเกิดเป็นพันธะ  ''π''

### สมมาตรแบบ ''δ''

ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลที่มีสมมาตรแบบ *δ* เกิดจากอันตรกิริยาระหว่าง *d*xy จำนวน 2 ออร์บิทัล หรือ *d*x2-y2 จำนวน 2 ออร์บิทัล เนื่องจากออร์บิทัลเชิงโมเลกุลชนิดนี้เกิดขึ้นโดยออร์บิทัลเชิงโมเลกุลแบบ *d* ที่มีพลังงานต่ำ จึงพบได้ในสารประกอบเชิงซ้อนของโลหะแทรนซิชัน เช่น พันธะระหว่าง Rh-Rh ในไอออนลบเชิงซ้อน [Re2Cl8]2−

thumb|center|400px|การเรียงตัวของ ''d''-ออร์บิทัลเพื่อเกิดเป็นพันธะ  ''δ''

### สมมาตรแบบ ''φ''

นักเคมีเชิงทฤษฎีได้คำนวณพันธะที่มีสมมาตรแบบ *φ* และในปี ค.ศ. 2005 ได้มีการรายงานสารประกอบที่มีพันธะแบบ *φ* ในโมเลกุล U2

## ดูเพิ่ม

* เวเลนซ์
* เวเลนซ์อิเล็กตรอน
* สารประกอบโคออร์ดิเนชัน
* ทฤษฎีออร์บิทัลเชิงโมเลกุล
* การรวมกันเชิงเส้นตรงของออร์บิทัลเชิงอะตอม 

## อ้างอิง

หมวดหมู่:เคมี
หมวดหมู่:พันธะเคมี