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Generador de diagramas de orbitales moleculares
En resumen: generador de diagramas de orbitales moleculares para moléculas e iones diatómicos de H₂ a Ne₂, además de CO, NO, CN⁻ y HF. Usa el orden orbital correcto (con o sin mezcla s–p), llena los electrones según la regla de Hund y da el orden de enlace, el magnetismo, el HOMO, el LUMO y la configuración OM. Es gratuito, funciona en tu navegador y no requiere descargas.
Elige una molécula o un ion diatómico para ver su diagrama de energía OM, con los orbitales atómicos a ambos lados, los orbitales moleculares en el centro y cada electrón dibujado como una flecha. El cuadro de resultados explica paso a paso el orden de enlace y el magnetismo.
Escribe O2, N2+, O2 2-, NO, CO, CN- o HF, o elige los átomos abajo.
Ejemplos
Los orbitales enlazantes son de color verde azulado, los antienlazantes rojos y los no enlazantes grises. Las líneas discontinuas indican qué orbitales atómicos se combinan. La escala de energía es esquemática.
Cómo usar el generador de diagramas OM
- Escribe una molécula o un ion diatómico en Molécula o ion, por ejemplo
O2,N2+,O2 2-oCN-. También puedes elegir Átomo 1, Átomo 2 y Carga, o pulsar un botón de ejemplo. - Deja Orden orbital en Automático para usar la regla de los libros de texto, o fuerza el orden con o sin mezcla s–p para comparar.
- Lee el orden de enlace, el magnetismo, el HOMO, el LUMO y la configuración OM en el cuadro de resultados. El diagrama muestra los electrones como flechas.
- Pulsa Descargar SVG o Descargar PNG para guardar el diagrama para tus apuntes, diapositivas u hojas de ejercicios.
Cómo funciona un diagrama de orbitales moleculares
Cuando dos átomos se enlazan, sus orbitales atómicos se combinan en orbitales moleculares (OM). Dos orbitales atómicos dan un OM enlazante (de menor energía, con densidad electrónica entre los núcleos) y un OM antienlazante (de mayor energía, marcado con *). El solapamiento frontal da orbitales σ; el solapamiento lateral de orbitales p da un par de orbitales π.
Orden de enlace = (electrones en OM enlazantes − electrones en OM antienlazantes) / 2
Orden orbital de las moléculas diatómicas del segundo periodo
| Especie | Orden de los OM de valencia (de menor a mayor) |
|---|---|
| De Li₂ a N₂, y cualquier especie con 14 electrones o menos (CO, CN⁻, NO⁺, N₂⁺) | σ2s < σ*2s < π2p < σ2p < π*2p < σ*2p |
| O₂, F₂, Ne₂ y especies con más de 14 electrones (O₂⁺, O₂⁻, NO) | σ2s < σ*2s < σ2p < π2p < π*2p < σ*2p |
El cambio se debe a la mezcla s–p. En el B, el C y el N los niveles 2s y 2p están próximos, así que σ2s y σ2p interaccionan y σ2p sube por encima de π2p. En el O y el F la separación 2s–2p es grande, la mezcla es débil y σ2p queda por debajo de π2p. Para especies con 15 electrones o más, ambos órdenes dan el mismo número de electrones en cada orbital, así que el orden de enlace y el magnetismo no cambian.
Reglas de llenado
- Aufbau: llena primero el OM de menor energía. Cada orbital admite dos electrones con espines opuestos (principio de Pauli).
- Regla de Hund: en una pareja degenerada como π*2p, coloca un electrón en cada orbital antes de aparearlos. Por eso el O₂ tiene dos electrones desapareados.
- Magnetismo: cualquier electrón desapareado hace que la especie sea paramagnética (atraída por un imán). Si todos los electrones están apareados, es diamagnética.
- HOMO y LUMO: los OM ocupado de mayor energía y desocupado de menor energía. Un HOMO semiocupado también se llama SOMO (OM ocupado por un solo electrón).
Moléculas diatómicas heteronucleares
En el CO, el NO y el CN⁻, el átomo más electronegativo tiene orbitales atómicos de menor energía, así que se dibuja más abajo, a la derecha. Los OM enlazantes están más próximos a ese átomo; los antienlazantes, al átomo menos electronegativo. En el HF, el orbital 1s del H solo se solapa con el orbital 2p del F a lo largo del enlace. El 2s del F y los otros dos orbitales 2p del F quedan como pares solitarios no enlazantes, así que el HF tiene orden de enlace 1.
Comparación de orden, longitud y energía de enlace
Un orden de enlace mayor significa un enlace más corto y más fuerte. Longitudes de enlace aproximadas en pm y energías de disociación de enlace en kJ/mol:
| Especie | Electrones | Orden de enlace | Magnetismo (desapareados) | Longitud de enlace (pm) | Energía de enlace (kJ/mol) |
|---|---|---|---|---|---|
| H₂⁺ | 1 | ½ | paramagnético (1) | 106 | 256 |
| H₂ | 2 | 1 | diamagnético | 74 | 436 |
| He₂⁺ | 3 | ½ | paramagnético (1) | 108 | 230 |
| He₂ | 4 | 0 | diamagnético | no enlazado | no enlazado |
| Li₂ | 6 | 1 | diamagnético | 267 | 105 |
| Be₂ | 8 | 0 | diamagnético | 245 | unos 10 |
| B₂ | 10 | 1 | paramagnético (2) | 159 | 290 |
| C₂ | 12 | 2 | diamagnético | 124 | 599 |
| N₂ | 14 | 3 | diamagnético | 110 | 945 |
| N₂⁺ | 13 | 2½ | paramagnético (1) | 112 | 841 |
| O₂⁺ | 15 | 2½ | paramagnético (1) | 112 | 643 |
| O₂ | 16 | 2 | paramagnético (2) | 121 | 498 |
| O₂⁻ (superóxido) | 17 | 1½ | paramagnético (1) | 133 | n/d |
| O₂²⁻ (peróxido) | 18 | 1 | diamagnético | 149 | n/d |
| F₂ | 18 | 1 | diamagnético | 142 | 159 |
| Ne₂ | 20 | 0 | diamagnético | no enlazado | no enlazado |
| CO | 14 | 3 | diamagnético | 113 | 1076 |
| NO⁺ | 14 | 3 | diamagnético | 106 | 1050 |
| CN⁻ | 14 | 3 | diamagnético | 116 | n/d |
| NO | 15 | 2½ | paramagnético (1) | 115 | 631 |
| HF | 10 | 1 | diamagnético | 92 | 570 |
Tendencia en la serie del oxígeno: O₂⁺ (2½, 112 pm) > O₂ (2, 121 pm) > O₂⁻ (1½, 133 pm) > O₂²⁻ (1, 149 pm). Las especies isoelectrónicas (N₂, CO, CN⁻, NO⁺ con 14 electrones) tienen todas orden de enlace 3.
Ejemplos resueltos
O₂: por qué el oxígeno líquido se queda pegado a un imán
16 electrones: KK σ2s² σ*2s² σ2p² π2p⁴ π*2p².
10 enlazantes (con σ1s), 6 antienlazantes. Los dos electrones π* están desapareados por la regla de Hund.
Orden de enlace 2, paramagnético, 2 desapareados
N₂: el triple enlace
14 electrones, orden con mezcla s–p: KK σ2s² σ*2s² π2p⁴ σ2p².
Orden de enlace = (10 − 4)/2.
Orden de enlace 3, diamagnético, HOMO σ2p
B₂ y C₂ (clásicos de JEE y NEET)
B₂ (10 e): π2p¹ π2p¹ da 2 electrones desapareados. C₂ (12 e): π2p⁴, todos apareados.
Sin mezcla s–p, el B₂ sería diamagnético, lo que contradice el experimento.
B₂ paramagnético (OE 1); C₂ diamagnético (OE 2)
NO, NO⁺ y NO⁻
El NO tiene 15 electrones: un electrón en π*2p. El NO⁺ (14) lo pierde; el NO⁻ (16) es como el O₂.
OE = (10 − 5)/2 para el NO.
NO 2½ (1 desapareado), NO⁺ 3, NO⁻ 2 (2 desapareados)
CO: HOMO y LUMO
14 electrones, como el N₂. El HOMO es σ2p (3σ), principalmente un par solitario del carbono; el LUMO es π*2p.
Por eso el CO se une a los metales a través del carbono y acepta retrodonación en π*.
Orden de enlace 3, diamagnético
He₂ y He₂⁺
He₂: σ1s² σ*1s², enlazantes = antienlazantes. He₂⁺: σ1s² σ*1s¹.
OE = (2 − 1)/2 para el He₂⁺.
He₂ orden de enlace 0 (no estable); He₂⁺ orden de enlace ½
Errores comunes
- Orden incorrecto para el N₂ o el B₂. Usar el orden del O₂ para el B₂ predice una molécula diamagnética. Hasta 14 electrones, π2p va antes que σ2p.
- Aparear demasiado pronto. En una pareja degenerada π o π*, los dos primeros electrones van a orbitales distintos con espines paralelos.
- Olvidar la carga. Una carga positiva quita electrones (el O₂⁺ tiene 15) y una carga negativa los añade (el O₂²⁻ tiene 18).
- Mezclar el recuento de electrones internos y de valencia. Contar todos los electrones o solo los de valencia da el mismo orden de enlace, porque el par interno σ1s y σ*1s se anula. Basta con ser coherente.
- Llamar enlace débil a un orden de enlace 0. Un orden de enlace 0 (He₂, Be₂, Ne₂) significa que no hay enlace covalente neto; no se espera que la especie exista como molécula estable.
- Pensar que el paramagnetismo requiere un número impar de electrones. El O₂ tiene un número par de electrones y aun así es paramagnético.
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Abrir el editor MolDrawPreguntas frecuentes
¿Cuál es el orden de enlace del O₂?
El O₂ tiene 16 electrones: KK σ2s² σ*2s² σ2p² π2p⁴ π*2p². Electrones enlazantes = 10 y antienlazantes = 6 (contando el núcleo 1s), así que orden de enlace = (10 − 6)/2 = 2.
¿Por qué el O₂ es paramagnético?
Los dos últimos electrones entran en los dos orbitales π*2p degenerados. Por la regla de Hund ocupan orbitales distintos con espines paralelos, así que el O₂ tiene 2 electrones desapareados y es atraído por un campo magnético.
¿Por qué el orden de los OM es distinto en el N₂ y el O₂?
En el B, el C y el N los niveles 2s y 2p están próximos, así que la mezcla s–p sitúa σ2p por encima de π2p. En el O y el F la separación es grande y σ2p queda por debajo de π2p. Como regla, las especies con 14 electrones o menos usan el orden con mezcla.
¿Por qué el B₂ es paramagnético y el C₂ diamagnético?
Con mezcla s–p, π2p queda por debajo de σ2p. El B₂ (10 electrones) coloca un electrón en cada orbital π2p, lo que da 2 electrones desapareados. El C₂ (12 electrones) llena ambos orbitales π2p, así que todos los electrones están apareados.
¿Cuál es el orden de enlace del NO, el NO⁺ y el NO⁻?
El NO tiene 15 electrones con un electrón desapareado en π*2p, así que su orden de enlace es 2,5. El NO⁺ (14 electrones) tiene orden de enlace 3 y es diamagnético. El NO⁻ (16 electrones) tiene orden de enlace 2 y dos electrones desapareados, como el O₂.
¿Qué orbital es el HOMO del CO?
El HOMO del CO es el orbital σ2p (también llamado 3σ), que es principalmente un par solitario del carbono. El LUMO es π*2p. Esto explica por qué el CO se une a los metales a través del carbono.
¿Qué relación hay entre el orden de enlace, la longitud y la energía de enlace?
Un orden de enlace mayor da un enlace más corto y más fuerte. Para la serie del oxígeno: O₂⁺ (2,5) 112 pm, O₂ (2) 121 pm, O₂⁻ (1,5) 133 pm y O₂²⁻ (1) 149 pm.
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