Метод молекулярных орбиталей.
К сожалению метод валентных связей, имеющий хорошую наглядность, не смог объяснить ряд особенностей отдельных молекул и устойчивость частиц. Так, метод ВС не мог объяснить, почему в молекуле O2 остаются неиспользованными два электрона и молекула обладает магнитными свойствами, почему существуют и являются достаточно устойчивыми ионы Н2–, Ne2+, O2+ и др.? Ответ на многие “почему?” был получен после введения в теорию химической связи метода молекулярных орбиталей (метода МО).
Метод молекулярных орбиталей базируется на следующих положениях:
– Электроны в молекулах находятся на молекулярных орбиталях, как у атома – на атомных.
– молекулярные орбитали получаются при складывании атомных орбиталей.
– Из двух атомных орбиталей образуется две молекулярные орбитали, одна из которых имеет более низкую энергию.
– Орбиталь с более низкой энергией называется связывающей, а с более высокой – разрыхляющей.
– Образуются как сигма (s-), так и пи (p-) молекулярные орбитали.
– Распределение электронов по молекулярным орбиталям происходит в соответствии тех же принципов, что и по атомным: принципа наименьшей энергии, принципа Паули и правила Гунда.
При взаимодействии двух s-атомных образуется две молекулярные орбитали: ssсв и ssраз (рис.4.18.).
ssраз
+
 |
S S ssсв
Рис.4.18. Схема образованияss -молекулярных орбиталей.
Р-атомные орбитали в зависимости от способа взаимодействия способны образовывать два типа молекулярных орбиталей spx-МО и ppy(pz)-МО. (рис.4.19. и 4.20.)
spxраз
+
Px Px spxсв
Рис.4.19. Схема образования spx –МО.
ppzраз
+
ppzсв
Pz Pz
Рис.4.20. Схема образования ppz –МО.
Рассмотрим с позиции метода МО несколько молекул.
Молекула Н2. У каждого атома водорода имеется на атомных орбиталях по одному s-электрону. При взаимодействии водородов атомные орбитали объединяются и образуют, как показано на рис.4.18. две молекулярные орбитали: ssсв и ssраз. Диаграмма взаимного расположения связующих и разрыхляющих молекулярных орбиталей показана на рис.4.21.
По принципу наименьшей энергии и принципу Паули оба электрона располагаются на ssсв-орбитале. Орбиталь ssраз остается свободной.
Метод МО позволяет оценивать проч-
А.О. МО А.О. ность химической связи путем расчета
Н’ Н2 H’’ кратности связи. Кратность связи (К.С.)
ssраз определяется как полуразность числа
электронов на связующих орбиталях (nсв) и
числа электронов на разрыхляющих (nраз)
1S 1S КС= nсв – nраз /2
ssсв Для молекулы водорода кратность связи
Рис.4.21. Энергетическая диаграмма равна 1. КСн2=2–0/1=1
молекулы Н2. Энергия диссоциации молекулы Н2 состав-
ляет 432 кДж/моль.
Молекула Не2. Энергетическая диаграмма молекулы по методу МО представлена на рисунке 4.22.
 |
А.О. МО А.О. По сравнению с молекулой водорода,
Смотрите также
Очистка хромосодержащих сточных вод
...
Хитин-глюкановый комплекс грибного происхождения. Состав, свойства, модификации
Биополимеры
хитин и хитозан обратили на себя внимание ученых почти 200 лет назад.
Хитин был открыт в 1811 г. (Н. Braconnot, A. Odier), а хитозан
в 1859 году (С. Rouget), хотя свое нынешнее ...
Современные дизельные, судовые и тяжелые моторные топлива
...