Vad är Bond Order?

En bindningsordning är måttet på antalet bindande elektronpar i en molekyl. Det används som ett relativistiskt index för att bedöma styrkan hos molekylära bindningar. Även om metoderna för beräkning varierar, är obligationsordningen nästan alltid ett tal mellan 1 och 3, där 3 är det starkaste. Obligationsorder har en mängd praktiska tillämpningar inom kemiområdet. Tillverkare av nya kemikalier kan använda bond-order-beräkningar för att bedöma den relativa stabiliteten hos molekylerna de skapar. Mest anmärkningsvärt kanske, bindningsorder har använts vid skapandet av superlegeringar, såsom enkristallbaserat nickel.

Obligationsorder har alltid varit en viktig del av kemin; den mest moderna förståelsen av bindningsordningen möjliggjordes dock av Molecular Orbital Theory. Denna teori, introducerad av forskarna Frederich Hund, Robert Mulliken, John C. Slater och John Leonard-Jones, var den första som korrekt beskrev enkla och eleganta beräkningar för att bestämma obligationsorder. Beräkningarna härleddes från de väsentliga hyresgästerna i teorin om molekylär bindning som fastställde att bindande orbitaler stärker bindningar, medan antibindande orbitaler försvagar bindningarna, i lika stora proportioner. Teorin beskrev också hur orbitaler närmast kärnorna är oförmögna att påverka bindningsstyrkan, vilket bidrog till ett större perspektiv inom kvantmekaniken som tidigare teorier inte kunde uppnå.

Att beräkna bindningsordningar med hjälp av Molecular Orbital Theory är ganska grundläggande. Bindningsordningen är lika med antalet bindningselektroner minus antalet antibindningselektroner, och den summan delas med två. För att hitta antalet bindnings- och antibindningselektroner kan man använda en elektronkonfiguration som tar hänsyn till sigma- och pi-bindningar.

Att tolka indexnumret är också grundläggande. En bindningsordning på noll indikerar att bindningen är instabil. En bindningsordning på ett indikerar en stabil bindning, och en bindningsordning på 2 indikerar att en bindning inte lätt bryts. Obligationer med en storleksordning på 3 anses vara mycket starka. Mycket stabila bindningsordningar är vanligtvis mycket långa, kovalenta bindningar. Till exempel är diamant – en av de starkaste naturliga substanserna på jorden – helt gjord av kol och har en mycket lång bindningslängd på 154 picometer, eller 154 biljondelar av en meter. Eftersom diamant enbart är gjord av kol, och bindningar mellan flera kolatomer nästan alltid är dubbelbindningar – bindningsordning 2 – är den naturligtvis mycket stark.