1. 분자 오비탈 이론 (Molecular Orbital Theory)

분자 오비탈 이론 (Molecular Orbital Theory)

: 분자 오비탈 이론에서 전자는 원자 사이의 화학 결합에 구속되지 않고, 각 원자핵의 영향을 받아 특정 궤도 즉 오비탈을 형성하며 움직이는 것으로 생각됩니다. 마치 전자로 형성되어 있는 구름을 상상할 수 있는데 그로인해 molecular orbitals of delocalized electron clouds 이라고도 표현됩니다.

 

조금 더 자세히 말하면, 분자 오비탈 이론에서는 슈뢰딩거의 파동함수식(Schrödinger's wave equation)에 보강간섭(constructive interference)과 상쇄간섭(destructive interference) 개념이 도입되어 각 원자의 오비탈이 결합함으로써 새로운 분자 오비탈을 형성하고 여기에 각 원자의 전자가 재배치 됩니다. 

 

결합 오비탈(Bonding Orbital)과 반결합 오비탈(Anti-bonding Orbital)

두 개의 수소 원자(H single atom)가 만나 수소 분자(H2 molecule)를 형성하는 간단한 예시를 들어보겠습니다. 각 수소 원자는 1s 오비탈에 전자를 하나씩 갖고 있으며, 수소 원자가 결합하면서 두 원자의 위상(phase)이 같기 때문에 결합 오비탈(bonding orbital)을 형성합니다. 이 때 결합 오비탈은 원자핵(nuclei)와 전자의 상호작용 관점에서 생각할 때, 각 전자가 두 개의 원자핵에 의해 모두 인력을 받을 수 있으므로 한 개의 원자핵에 의해 영향을 받던 때 보다 에너지적으로 더 안정한 낮은 준위에 형성 됩니다. 

 

한편, 서로 다른 위상을 갖는 원자 오비탈이 분자 오비탈을 형성하게 되면 반결합 오비탈(anti-bonding orbital)을 형성합니다. 위와 같은 논리로 원자핵과 전자의 상호작용을 생각했을 때 각 전자는 오직 한 개의 원자핵에 의한 영향을 받으며 오히려 각 원자핵으로 부터 거리는 멀어지기 때문에 에너지적으로 더 불안정한 높은 준위에 형성됩니다.