Kompletan set molekulskih orbitala etina (H–C≡C–H)
U hemiji, **molekulska orbitala** (skr. **MO**) je matematička funkcija koja opisuje ponašanje elektrona kao talasa u molekulu. Ova funkcija se može koristiti za izračunavanje fizičkih i hemijskih osobina kao što je nalaženje elektrona u određenom dijelu prostora. Molekulske orbitale se najčešće konstruišu kombinacijom atomskih ili hibridnih orbitala svakog od atoma u datom molekulu.

Pregled
-------

Molekulska orbitala može da posluži za određivanje elektronske konfiguracije molekula: prostorne distribucije i energije elektrona ili para elektrona. Najčešće se molekulske orbitale prikazuju kao linearna kombinacija atomskih orbitala, naročito pri kvalitativnj ili aproksimativnoj analizi. Ovaj metod je nezamjenljiv za obezbjeđivanje jednostavnog modela veza u molekulu, kao što je slučaj sa teorijom molekulskih orbitala.

Molekulska orbitala opisuje ponašanje jednog elektrona u električnom polju koje stvara jezgro i prosječna raspodjela drugih elektrona. Ako se u orbitali nalaze dva elektrona Paulijev princip isključenja nalaže da moraju imati suprotan spin. Molekulska orbitala predstavlja aproksimaciju i opisi talasne funkcije elektrona u molekulu koji su visoko tačni nemaju orbitale.

Kvalitativni opis
-----------------

Sve talasno mehaničke odnosno talasno mehaničke zakonitosti koje važe za atom, važe i za složeniji sistem — molekul. To znači da su prema ovoj teoriji i metodi elektroni raspoređeni u molekulu kao i u atomu po odgovarajućim orbitalama. Osnovna razlika je što su atomske orbitale monocentrične, a molekulske su policentrične tj. izgrađuju se oko dva ili više atomskih jezgara.

Molekulske orbitale se mogu dobiti metodom linearne kombinacije atomskih orbitala. Kao rezultat kombinacije dvije atomske orbitale, dobijaju se dvije molekulske orbitale predstavljene zbirom odnosno razlikom atomskih orbitala.

Broj molekulskih orbitala je jednak broju atomskih orbitala koje su uključene u linearnu kombinaciju.

Primjeri
--------

### H2

H2 1sσ vezujuća molekulska orbitala
H2 1sσ\* antivezivna molekulska orbitala
Molekul vodonika se sastoji od dva atoma vodonika koje označavamo sa H' i H". 
Linearnom kombinacijom 1s' i 1s" atomskih orbitala dobijaju se dvije molekulske orbitale: jedna vezivna i druga antivezivna. Vezivna molekulska orbitala se dobije sabiranjem atomskih orbitala i odgovara stanju sistema u kome se elektron nalazi u vezivnoj oblasti. Antivezivna molekulska orbitala se odnosi na oduzimanje atomskih orbitala i odgovara stanju sistema u kome se elektron nalazi u antivezivnoj oblasti.

Vezivna orbitala je po energiji niža od atomskih orbitala, dok antivezivna orbitala ima veću energiju.

Izgradnju molekula od atoma možemo opisati preraspoređivanjem elektrona iz atomskih u molekulske orbitale.

U molekulu vodonika imaju dva elektrona pri čemu oba elektrona se raspoređuju u vezivnu orbitalu pri čemu sistem postaje niži u energiji. Pri tome je napravljena kovalentna veza.

Red veze se definiše kao broj elektrona u vezivnim orbitalama minus broj elektrona u antivezivnim orbitalama i sve podijeljeno sa dva. U primjeru molekula vodonika imaju dva elektrona u vezivnoj orbitali u nema elektrona u antivezivnim orbitalama, pa je red veze jedan i postoji jedna veza između atoma vodonika.

### He2

Helijum ima dva elektrona u 1s orbitali u osnovnom stanju. U slučaju hipotetičkog molekula He2, dva elektrona bi popunila vezivnu orbitalu a dva antivezivnu i rezultujuća elektronska gustina ne podržava formiranje veze između atoma i molekul ne postoji. Red veze je nula i veza ne postoji.

Da bi mogla da se uspostavi hemijska veza tj. nagradi molekul jedinjenja potrebno je da broj elektrona u vezivnim orbitalama bude veći nego u antivezivnim. 

Molekul HeH bi imao malo manju energiju nego početni atomi, ali veću energetsku prednost tj. manju energiju ima H2 + 2 He, tako da molekul HeH postoji samo kratko.

Energetski dijagrami
--------------------

U slučaju složenijih molekula, talasno mehanički model je pogodan za kvantitivni opis veza, ali ne i za kvalitativni. Zbog toga se uvode energetski dijagrami u kojima se molekulske orbitale predstavljene horizontalnim linijama, pri čemu orbitale koje imaju višu energiju su nacrtane više. Degenerisane orbitale (orbitale sa istom energijom) su predstavljene na istom nivou, ali se između njih nalazi razmak. Elektroni se popunjavaju jedan po jedan pridržavajući se Paulijevog principa isključenja i Hundovog pravila tj. u jednoj orbitali se nalaze maksimalno dva elektrona suprotnog spina, na istom energetskom nivou elektroni se popunjavaju da ima maksimalan broj nesparenih elektrona a zatim se uparuju.

Energetski dijagram za nolekul vodonikaEnergetski dijagram za nolekul vodonika

HOMO i LUMO orbitale
--------------------

Najviša popunjena molekulska orbitala se naziva HOMO, a najniža molekulska orbitala koja nije popunjena se naziva LUMO. Razlika između energija HOMO i LUMO molekulskih orbitala se naziva zabranjena zona i može da služi kao mjera za sposobnost pobuđivanja molekula, što je manja energija to je molekul lakše pobuditi.

Spoljašnje veze
---------------

***Molekulska orbitala*** na Wikimedijinoj ostavi

* Java molecular orbital viewer shows orbitals of hydrogen molecular ion.
* The orbitron, a visualization of all atomic, and some molecular and hybrid orbitals
* xeo Visualizations of some atomic and molecular atoms

| * p
* r
* u
Hemijske veze |
| --- |
| **Intramolekulske("jake")** | 

|  |  |
| --- | --- |
| Kovalentne veze | Sigma (σ) • Pi (π) • Delta (δ) • Fi (φ)Jednostruka veza • Dvostruka veza • Trostruka veza • Četvorostruka veza • Petostruka veza • Šestostruka veza3c-2e • 3c-4e • 4c-2eAgostička veza • Savijena veza • Dipolarna veza • π retrodonacijaKonjugacija • Hiperkonjugacija • Aromatičnost • Haptičnost • Antivezivanje |
| Jonske veze | Katjonska-pi veza • Sona veza |
| Metalne veze | Aromatičnost metala |

 |
| Intermolekulske("slabe") | 

|  |  |
| --- | --- |
| Vodonična veza | Divodonična veza • Divodonični kompleks • Vodonična veza niske barijere • Simetrična vodonična veza |
| Druge nekovalentne | Van der Valsova sila • Londonova disperziona sila • Mehanička veza • Halogena veza • Zlatofilnost • Interkalacija • Steking • Sile entropije • Hemijska polarnost |

 |
| *Napomena: najslabije jake veze nisu neophodno jače od najjačih slabih veza* |