Generador de diagramas de orbitales moleculares
Diagramas de orbitales moleculares de O₂, N₂, CO, HF y otras diatómicas, con orbitales σ y π en el orden correcto, electrones según Aufbau y la regla de Hund, y orden de enlace y magnetismo. Hecho para química general.
Ejemplos de diagramas de OM
Cuatro diagramas de orbitales moleculares: O₂ rotulado, H₂ sencillo, N₂ frente a O₂ con el orden invertido y una ficha de O₂ en blanco. Cada imagen es un render real de su prompt; haz clic para cargarlo y editarlo.
Cómo dibujar un diagrama de orbitales moleculares, con el O₂ como ejemplo
El diagrama rotulado de esta página es el del O₂, pero las reglas de dibujo sirven para cualquier molécula diatómica: la energía crece hacia arriba por el lado izquierdo, los dos átomos van en las columnas exteriores y la molécula en el centro.
- 1
Los orbitales atómicos de valencia, fuera
Para cada átomo de O, un nivel 2s y tres 2p, con sus seis electrones de valencia, 2s² 2p⁴; el núcleo interno 1s se omite.
- 2
Tantos OM como OA, unidos con líneas discontinuas
Dos 2s dan σ2s y σ*2s; seis 2p dan σ2p, dos π2p, dos π*2p y σ*2p: entran ocho y salen ocho.
- 3
Llena desde abajo, regla de Hund
Dos electrones por nivel con espines opuestos; los dos π*2p reciben un electrón cada uno antes de que ninguno se aparee.
- 4
Escribe el resultado debajo
Orden de enlace (8 − 4) / 2 = 2, y los dos electrones desapareados hacen que el O₂ sea paramagnético.
Diagrama de orbitales moleculares del O₂
Átomos de oxígeno a los lados, OM del O₂ en el centro.
- 1
12 electrones de valencia
Seis de cada átomo de O, desde σ2s hacia arriba.
- 2
σ2p por debajo de π2p
Desde el O₂, σ2p queda bajo los dos orbitales π2p.
- 3
Orden de enlace 2, paramagnética
(8 − 4) / 2 = 2; un electrón desapareado en cada π*2p.
Diagrama de orbitales moleculares del N₂
Átomos de nitrógeno a los lados, OM del N₂ en el centro.
- 1
10 electrones de valencia
Cinco de cada átomo de N, desde σ2s hacia arriba.
- 2
π2p por debajo de σ2p
La mezcla s-p sube σ2p por encima de los dos π2p.
- 3
Orden de enlace 3, diamagnética
(8 − 2) / 2 = 3, enlace triple y electrones apareados.
Diagrama de orbitales moleculares del CO
Carbono a la izquierda, oxígeno a la derecha y más abajo.
- 1
10 electrones de valencia
Cuatro del C y seis del O, desde σ2s hacia arriba.
- 2
π2p por debajo de σ2p
El mismo orden que el N₂, isoelectrónico con el CO.
- 3
Orden de enlace 3, diamagnética
(8 − 2) / 2 = 3; el HOMO σ2p está sobre todo en el C.
Diagramas de orbitales moleculares de H₂ a Ne₂, iones moleculares, HF, NO, agua y benceno
O₂, N₂ y CO están desarrollados arriba. Para las demás moléculas que piden los cursos, esto es lo que debe mostrar cada diagrama: el llenado de electrones, el orden de los orbitales 2p, el orden de enlace y el magnetismo.
Diagrama de orbitales moleculares de H₂ y He₂
Los diagramas OM más sencillos: un orbital 1s a cada lado y dos orbitales moleculares, σ1s y σ*1s. El H₂ coloca sus 2 electrones en σ1s: orden de enlace (2 − 0) / 2 = 1, diamagnético. El He₂ tiene 4 y llena también σ*1s: orden de enlace 0, por eso el helio sigue siendo un átomo aislado. Los iones intermedios tienen cada uno orden de enlace ½: H₂⁺ con 1 electrón y He₂⁺ con 3.
Diagrama de orbitales moleculares de Li₂ y Be₂
Solo los orbitales 2s tienen electrones de valencia, así que el diagrama es casi todo niveles 2p vacíos. Li₂: 2 electrones de valencia en σ2s, orden de enlace 1, diamagnético; es una molécula real, presente en el vapor de litio. Be₂: 4 electrones, σ2s² σ*2s², orden de enlace 0, así que no se espera una molécula de Be₂ estable. Dibuja el núcleo interno 1s más abajo solo si tu curso lo incluye; añade 2 electrones enlazantes y 2 antienlazantes y no cambia el orden de enlace.
Diagrama de orbitales moleculares de B₂
6 electrones de valencia: σ2s² σ*2s² π2p¹ π2p¹. Los dos orbitales π2p tienen la misma energía, así que los dos últimos electrones van uno en cada uno, desapareados: orden de enlace (4 − 2) / 2 = 1, paramagnético. El B₂ es la prueba de la mezcla s-p. Si σ2p estuviera por debajo de π2p, como en el O₂, los dos electrones se aparearían en σ2p y el B₂ sería diamagnético; se mide paramagnético, así que π2p tiene que estar más abajo.
Diagrama de orbitales moleculares de C₂
8 electrones de valencia: σ2s² σ*2s² π2p⁴, con π2p por debajo de σ2p y σ2p vacío. Orden de enlace (6 − 2) / 2 = 2, todos los electrones apareados, diamagnético. En este modelo sencillo los dos pares enlazantes son π: σ2s y σ*2s se anulan y σ2p está vacío, así que el doble enlace del C₂ no tiene parte σ, al contrario de la lectura habitual de un doble enlace como uno σ más uno π.
Diagrama de orbitales moleculares de F₂ y Ne₂
Los dos siguen el orden del O₂, σ2p por debajo de π2p. F₂: 14 electrones de valencia, σ2s² σ*2s² σ2p² π2p⁴ π*2p⁴, orden de enlace (8 − 6) / 2 = 1, todos apareados, diamagnético: el enlace sencillo de su estructura de Lewis, y además débil. Ne₂: 16 electrones llenan también σ*2p, 8 enlazantes frente a 8 antienlazantes, orden de enlace 0; el neón sigue siendo atómico.
Iones moleculares: O₂⁺, O₂⁻, O₂²⁻ y N₂⁺
Se añaden o se quitan electrones en lo alto del diagrama lleno. O₂⁺ (11 electrones de valencia) pierde un electrón π*: orden de enlace 2,5, un electrón desapareado, paramagnético. O₂⁻, el ion superóxido (13): orden de enlace 1,5, paramagnético. O₂²⁻, el ion peróxido (14): orden de enlace 1, diamagnético. El enlace se alarga en ese orden, y el del O₂⁺ es el más corto. N₂⁺ (9) pierde su electrón σ2p: orden de enlace 2,5, paramagnético.
Diagrama de orbitales moleculares del NO
Un diagrama heteronuclear: el oxígeno es más electronegativo, así que sus 2s y 2p quedan más abajo que los del nitrógeno. 11 electrones de valencia (5 + 6) llenan hasta un electrón en π*2p: orden de enlace (8 − 3) / 2 = 2,5, paramagnético. Sea cual sea el orden de σ2p y π2p, los dos están llenos, así que el recuento no cambia. Quita ese electrón π* y el NO⁺ tiene 10, orden de enlace 3, isoelectrónico con el N₂ y el CO; añade uno y el NO⁻ tiene 12 y orden de enlace 2.
Diagrama de orbitales moleculares del HF
El 1s del hidrógeno queda alto a la izquierda; los 2s y 2p del flúor quedan mucho más abajo a la derecha, porque el flúor es el elemento más electronegativo. Solo el 1s del H y el orbital 2p del F que apunta a lo largo del enlace tienen la simetría adecuada para combinarse, y dan un σ y un σ*. El 2s del flúor y sus otros dos orbitales 2p quedan como niveles no enlazantes. 8 electrones de valencia llenan σ y los orbitales no enlazantes: orden de enlace 1, diamagnético. El orbital σ queda cerca del 2p del flúor, así que el par compartido está sobre todo en el F: un enlace polar.
Diagrama de orbitales moleculares del H₂O
Un diagrama poliatómico: los 2s y 2p del oxígeno a un lado y los dos 1s de los hidrógenos al otro como orbitales de grupo, uno en fase y otro en oposición de fase. 8 electrones de valencia llenan cuatro OM, en el orden 2a₁, 1b₂, 3a₁, 1b₁; 1b₁ es un orbital 2p del oxígeno perpendicular al plano de la molécula, no enlazante, y es el HOMO. 4a₁ y 2b₂ son los orbitales antienlazantes vacíos. Los dos pares solitarios salen a energías distintas, como muestran los espectros fotoelectrónicos. Los cursos que colocan la molécula en el otro plano intercambian las etiquetas b₁ y b₂.
Diagrama de orbitales moleculares del benceno
Solo el sistema π: seis orbitales 2p de los carbonos se combinan en seis orbitales moleculares π, uno sin nodos abajo del todo, dos de igual energía con un nodo, dos con dos nodos y uno con tres nodos arriba del todo. Los seis electrones π llenan justo los tres orbitales enlazantes, una capa cerrada: es la imagen OM de la estabilidad aromática. Un círculo de Frost, un hexágono con un vértice hacia abajo inscrito en un círculo, da los mismos niveles, en α + 2β, α + β (dos veces), α − β (dos veces) y α − 2β.
Diagramas OM de las moléculas diatómicas del segundo periodo
Electrones de valencia, orden de los orbitales, orden de enlace y magnetismo de cada molécula diatómica homonuclear del Li₂ al Ne₂, según OpenStax Chemistry 2e. La columna del orden de los orbitales es la primera que hay que comprobar en cualquier diagrama.
| Molécula | Electrones de valencia | Orden de los orbitales 2p | Orden de enlace | Magnetismo |
|---|---|---|---|---|
| Li₂ | 2 | π2p por debajo de σ2p (mezcla s-p) | 1 | Diamagnética |
| Be₂ | 4 | π2p por debajo de σ2p (mezcla s-p) | 0: no se forma | — |
| B₂ | 6 | π2p por debajo de σ2p (mezcla s-p) | 1 | Paramagnética, 2 electrones π desapareados |
| C₂ | 8 | π2p por debajo de σ2p (mezcla s-p) | 2 | Diamagnética |
| N₂ | 10 | π2p por debajo de σ2p (mezcla s-p) | 3 | Diamagnética |
| O₂ | 12 | σ2p por debajo de π2p | 2 | Paramagnética, 2 electrones π* desapareados |
| F₂ | 14 | σ2p por debajo de π2p | 1 | Diamagnética |
| Ne₂ | 16 | σ2p por debajo de π2p | 0: no se forma | — |
Solo cambia el orden de los 2p. En todas, σ2s y σ*2s están abajo del todo y σ*2p arriba del todo; lo que cambia es si σ2p queda por encima de los dos π2p (del Li₂ al N₂) o por debajo (del O₂ al Ne₂). Escribe la molécula y el diagrama se dibuja en su orden.
Orbitales enlazantes y antienlazantes: ¿en qué se diferencian?
Un orbital enlazante (σ, π) concentra densidad electrónica entre los dos núcleos y tiene menos energía que los orbitales atómicos que lo forman; un orbital antienlazante (σ*, π*) tiene un nodo entre los núcleos y más energía. Los electrones enlazantes mantienen unidos los átomos; los antienlazantes anulan parte de ese efecto.
| Orbital enlazante | Orbital antienlazante | |
|---|---|---|
| Símbolo | σ, π | σ*, π* (el asterisco indica antienlazante) |
| Energía | Menor que la de los orbitales atómicos de partida | Mayor que la de los orbitales atómicos de partida |
| Densidad electrónica entre los núcleos | Aumenta: las ondas se suman | Nula en un plano nodal: las ondas se anulan |
| Efecto sobre el enlace | Cada electrón suma ½ al orden de enlace | Cada electrón resta ½ al orden de enlace |
| Posición en el diagrama | Por debajo de las líneas de los orbitales atómicos | Por encima de las líneas de los orbitales atómicos |
| En el O₂ | σ2s, σ2p y los dos π2p: 8 electrones | σ*2s y los dos π*2p: 4 electrones; σ*2p vacío |
Revisa primero las semiflechas: las parejas apuntan en sentidos opuestos, los orbitales de igual energía reciben un electrón cada uno antes de emparejarse (regla de Hund) y ninguna línea lleva más de dos. Los dos electrones π* del O₂ dibujados como pareja son el error que hay que buscar.
¿Qué es un diagrama de orbitales moleculares?
Un diagrama de orbitales moleculares (OM) es el esquema de niveles de energía de una molécula: los orbitales atómicos de cada átomo van en las columnas exteriores, los orbitales moleculares que forman van en el centro —los enlazantes (σ, π) más abajo, los antienlazantes (σ*, π*) más arriba— y los electrones se colocan de abajo arriba. Al contarlos se obtiene el orden de enlace, (enlazantes − antienlazantes) / 2, y los electrones desapareados indican que la molécula es paramagnética.
En resumen
- El orden de σ2p y π2p se invierte entre el N₂ y el O₂. Del Li₂ al N₂, la mezcla s-p sube el σ2p por encima de los dos π2p; en el O₂ y el F₂ la separación entre 2s y 2p es demasiado grande para eso y el σ2p queda por debajo de los π2p. Dibujar el O₂ con el orden del N₂ es el error más frecuente.
- Orden de enlace = (electrones enlazantes − electrones antienlazantes) / 2. El N₂ tiene 8 electrones de valencia enlazantes y 2 antienlazantes: orden 3; el O₂ tiene 8 y 4: orden 2; el He₂ tendría 2 y 2: orden 0, y por eso no existe.
- La teoría OM explica por qué el O₂ es magnético. Sus dos últimos electrones ocupan uno cada uno los dos orbitales π*2p de igual energía (regla de Hund) y quedan desapareados; se mide con una balanza magnética y una estructura de Lewis no lo muestra.
- Salen tantos orbitales como entran. Dos orbitales 1s dan σ1s y σ*1s; dos juegos de tres orbitales 2p dan σ2p, dos π2p, dos π*2p y σ*2p: seis entran, seis salen.
- En una molécula heteronuclear las dos columnas no están a la misma altura. En el CO, el NO o el HF los orbitales del átomo más electronegativo quedan más abajo y los orbitales enlazantes están más cerca de él en energía; el NO, con 11 electrones de valencia, tiene un orden de enlace de (8 − 3) / 2 = 2,5.
Preguntas frecuentes sobre diagramas de orbitales moleculares
¿Qué debe incluir un diagrama de orbitales moleculares rotulado?
Los orbitales atómicos de cada átomo en las columnas exteriores, cada orbital molecular en el centro con su nombre (σ2s, σ*2s, σ2p, π2p, π*2p, σ*2p), líneas discontinuas que los unen, los electrones como semiflechas y un eje de energía hacia arriba. La mayoría de los cursos pide además el orden de enlace y si la molécula es paramagnética o diamagnética.
¿Por qué no existen el He₂, el Be₂ y el Ne₂?
Sus diagramas OM tienen tantos electrones en orbitales antienlazantes como en enlazantes, así que el orden de enlace es 0: el He₂ tiene 2 y 2, el Be₂ tiene 2 y 2 en los orbitales 2s y el Ne₂ tiene 8 y 8. Sin enlace neto, dos átomos separados tienen menos energía que la pareja. Solo se han detectado parejas muy débilmente unidas, en experimentos en fase gaseosa a temperaturas muy bajas; ninguna forma una molécula estable.
¿Por qué el O₂ es paramagnético?
Porque sus dos últimos electrones de valencia ocupan, desapareados, uno cada uno de los dos orbitales π*2p. Ambos orbitales tienen la misma energía, así que la regla de Hund coloca un electrón en cada uno antes de emparejarlos. La estructura de Lewis empareja todos los electrones del O₂ y no explica por qué el oxígeno líquido se queda pegado a un imán; el diagrama OM sí.
¿Por qué el N₂ y el O₂ tienen un orden de orbitales distinto?
Por la mezcla s-p. Del Li₂ al N₂ los orbitales 2s y 2p tienen energías cercanas, sus combinaciones σ se mezclan y el σ2p sube por encima de los dos π2p. En el O₂ y el F₂ la separación entre 2s y 2p es mayor, la mezcla no basta para cambiar el orden y el σ2p se queda por debajo de los π2p.
¿Cómo se calcula el orden de enlace con un diagrama de orbitales moleculares?
Cuenta los electrones de los orbitales enlazantes y de los antienlazantes, réstalos y divide entre dos. Para el O₂: 8 enlazantes (σ2s, σ2p y los dos π2p) menos 4 antienlazantes (σ*2s y los dos π*2p) da (8 − 4) / 2 = 2, el doble enlace de su estructura de Lewis. Un orden de enlace 0, como en el He₂ o el Ne₂, significa que la molécula no se forma.
¿Cómo se dibuja el diagrama OM de una molécula heteronuclear como el CO o el HF?
Coloca más abajo, en su propia columna, los orbitales del átomo más electronegativo. En el CO, los 2s y 2p del oxígeno quedan por debajo de los del carbono, y sus 10 electrones de valencia, los mismos que el N₂, dan un orden de enlace 3. En el HF, el 1s del hidrógeno se combina con un orbital 2p del flúor en una pareja σ y σ*, mientras que el 2s y los otros dos 2p del flúor quedan como no enlazantes: orden de enlace 1.
¿En qué se diferencia un diagrama OM de una estructura de Lewis?
La estructura de Lewis dibuja los enlaces como pares de electrones compartidos entre dos átomos; el diagrama OM reparte los electrones en orbitales de toda la molécula, ordenados por energía. Casi siempre dan el mismo orden de enlace, pero solo el diagrama OM muestra electrones desapareados como los del O₂ u órdenes fraccionarios como el 2,5 del NO. El generador de estructuras de Lewis de este sitio dibuja la otra representación.
¿Un diagrama de orbitales moleculares es lo mismo que un diagrama de orbitales?
No: el diagrama de orbitales (de cajas) muestra la configuración electrónica de un solo átomo; el de orbitales moleculares, cómo se combinan los orbitales de dos átomos. El diagrama de cajas pone 1s, 2s, 2p, etc. como cajas o líneas con hasta dos flechas; el diagrama OM coloca dos de ellos en las columnas exteriores y los orbitales moleculares entre ambos. Puedes pedir cualquiera de los dos.
¿Sirve para moléculas de más de dos átomos?
Sí, como diagramas cualitativos: el sistema π del benceno, los orbitales del agua, un salto HOMO-LUMO. Los niveles se dibujan en su orden de libro de texto, no con energías calculadas; si tienes valores de un programa de química cuántica, inclúyelos en la petición y el diagrama seguirá tus números.
Sigue explorando
Nuestras otras herramientas de diagramas y las guías que las explican.
Dibuja tu diagrama de orbitales moleculares
Del nombre de la molécula a un diagrama de niveles de energía rotulado en un minuto aproximadamente.
Empezar a dibujar