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frontière orbitale
HOMO et LUMO d'une molécule butadiène (Gauche) et éthylène (À droite). La combinaison de ces orbitales donne lieu à un Diels-Alder ce qui conduit à la formation de la cyclohexène.

le terme orbitales frontières (FMO, Frontier orbitales moléculaires) Fait référence à deux types différents de orbital défini HOMO (le plus orbitale moléculaire occupée, orbitale moléculaire occupée la plus haute énergie) et LUMO (orbitale moléculaire inoccupée la plus basse, énergie la plus basse orbitale moléculaire inoccupée).[1] Souvent, il arrive aussi d'utiliser le terme SOMO (seuls orbitale moléculaire occupée, seuls orbital) occupée moléculaire par rapport à la description de la structure électronique d'une espèce radical.

orbitals HOMO / LUMO Ils sont importants tant pour la mise en place de liaison chimique aussi bien dans le spectroscopie. En particulier, une liaison chimique est établie lorsqu'un HOMO orbital d'une molécule Il interagit avec la LUMO orbital d'une autre molécule de réactif, donnant lieu à une nouvelle configuration stabilisée. En spectroscopie, la nature et la différence énergie orbitales HOMO / LUMO est en mesure de fournir des informations telles que la stabilité et la réactivité de la molécule, en plus de sa caractérisation analytique et structurelle.

Dans le cadre de semi-conducteurs organique, l'HOMO est l'analogue la bande de valence des conducteurs inorganiques, tandis que la LUMO présente analogie avec le la bande de conduction. La différence d'énergie HOMO / LUMO représente la intervalle de bande.

Lorsque la forme d'une molécule comme un dimère ou un agrégat polymère, l'interaction entre les orbitales des différentes molécules provoque une séparation des niveaux d'énergie de HOMO / LUMO. Cette séparation génère des sous-niveaux de vibration, caractérisé par sa propre valeur d'énergie, légèrement différentes les unes des autres. Le nombre de sous-niveaux de vibration est lié au nombre total d'orbitales moléculaires qui interagissent. Lorsque suffisamment de molécules influençant l'autre, il y a tellement de sous-niveaux vibratoires à se former dans la pratique d'un continuum d'énergie: dans ce cas, sont obtenus par ce qu'on appelle les « bandes d'énergie. »

Quelques observations générales peuvent aider à déterminer ce que l'HOMO et LUMO d'une molécule. Typiquement, la HOMO est constitué par des paires d'électrons d'atomes, tels que le 'oxygène ou l 'azote qu'ils sont très riches en énergie et peuvent donc être facilement utilisés dans une attaque nucléophile. Le LUMO est comparable à un électrophile, comme dans le cas de liaison carbonyle: Molécule une zone où il y a un manque d'électrons. Les orbitales HOMO et LUMO ont tendance à être π ou p (en d les métaux de transition) Comme ils sont respectivement les plus élevés en énergie si occupé, mais aussi le plus bas quand il est vide. Orbitales ou σ s ont tendance à former des liens beaucoup plus forts et donc avec énergie la plus éloignée du niveau de la FMO.

La forme FMO dans l'espace détermine également l'angle et la trajectoire à travers laquelle les réactions ont lieu. Pour une liaison carbonyle par exemple dans le LUMO plus grand coefficient est situé sur l'atome de carbone (parce que l'oxygène attire les électrons de liaison vers vous), puis l'attaque nucléophile se déroule sur le carbone (angle Bürgi-Dunitz).

notes

  1. ^ (FR) orbitales frontières, définition UICPA livre d'or

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