Метод молекулярных орбиталей.

Не’ Не2 Hе’’ энергетическая диаграмма молекулы Не2

ssраз содержит также два электрона на ssраз -

орбите, число электронов на связующей и

разрыхляющей орбиталях одинаково.

1S 1S Кратность связи молекулы равна нулю

(КСне2=2–2/2=0). Выигрыша энергии нет.

ssсв Следовательно, молекула Не2не существует.

Рис.4.21. Энергитическая схема Рассмотрим двухатомные молекулы

молекулы Не2. элементов второго периода.

У элементов второго периода, кроме 1S-орбиталей, в образовании МО принимают участие 2S-, 2Px-, 2Py-, и 2Pz-орбитали. Комбинация 2S-атомных орбиталей дает s2sсв-и s2sраз-орбитали. Взаимодействие 2p-орбиталей приводит к образованию двух типов МО-sрсв-, sрраз- и ppсв-, ppраз-орбиталей. s2pxсв-и s2pxраз-молекулярные орбитали образуются от 2Px-атомных орбиталей, вытянутых вдоль оси “x”, соединяющей центры объединяющихся атомов. Так как 2Py- и 2Pz-атомные орбитали расположены перпендикулярно этой оси, следовательно они образуют ppyсв-, ppyраз-, ppzсв- и ppzраз-орбитали, лежащие во взаимноперпендикулярных плоскостях. Форма p-молекулярных орбиталей показана на рис.4.20.

В соответствии со спекторскопическими данными молекулярные орбитали двухатомных молекул по уровню энергии располагаются в следующий ряд:

s1sсв <s1sраз <s2sсв <s2sраз <s2pxсв <p2pyсв =p2pzсв <p2pyраз =p2pzраз <s2pxраз.

Такой порядок расположения молекулярных орбиталей характерен для молекул второй половины периода (молекулы О2, F2, Nе2).

При энергетической близости 2S- и 2P-атомных орбиталей (В, С, N) электроны на s2s и s2р –орбиталях взаимно отталкиваются, поэтому p2pyсв и p2pzсв –молекулярные орбитали оказываются энергетически более выгодными, чем s2pxсв –МО. Порядок расположения молекулярных орбиталей несколько изменяется и имеет такую последовательность:

s1sсв <s1sраз <s2sсв <s2sраз <p2pyсв =p2pzсв <s2pxсв <p2pyраз =p2pzраз <s2pxраз.

Рассмотрим более подробно несколько молекул второго периода.

Молекула N2. Расположение молекулярных орбиталей представлено на рис.4.23.

А.О. МО А.О. Электроны 1S-атомных ор-

N’ N2 N’’ биталей азота образуют s1sсв -

spxраз и s1sраз -МО. Аналогично элек-

ppyраз ppzраз троны 2S-АО образуют s2sсв-

spxсв и s2sраз-МО. Электроны 2Р-

2P 2P подуровней азота при взаимо-

ppyсв ppzсв действии дают ppy,pzсв, spxсв и,

соответственно, такие же раз-

рыхляющие МО. В сумме оба

2S 2S атома азота имеют 10АО, на

s1sраз некоторых находится 14 элек-

тронов, молекулярных орбита-

1S 1S лей образуется тоже 10. На них

s1sсв должно разместиться 14 элек-

Рис.4.23. Схема расположения молекулярных тронов. Причем, заполнение

орбиталей молекулы N2. МО электронами происходит с

соблюдением трех известных принципов. В итоге, незаполненными остались p2pyраз-, p2pzраз- и s2pxраз-МО. Определим кратность связи молекулы N2. К.С.N2=10-4/2=3. Молекула с кратностью связи 3 очень прочная. Энергия диссоциации этой молекулы равна 940 кДж/моль. По сравнению с молекулой Н2 (для которой К.С.=1 и энергия диссоциации равна 435 кДж/моль) молекула азота сильно повысила свою прочность.

Электронная структура молекул, аналогична электронной структуре атома, может быть изображена при помощи электронных формул. В электронных формулах указываются все МО, заполненные электронами. Например, электронная формула молекулы Н2 имеет простой вид 2Н=Н2 [(s1sсв)2]. Электронная формула молекулы N2 более сложная: 2N=N2 [(s1sсв)2 (s1sраз)2 (s2sсв)2 (s2sраз)2 (ppy,pzсв)4 (spxсв)2].

Молекула О2. Атом кислорода располагается во второй половине периода, поэтому энергетическое различие между 2S- и 2Р-подуровнями больше, чем у атома азота, что не влечет ощутимое отталкивание 2S- и 2Р-электронов, поэтому последовательность в расположении МО не изменяется. Энергетическая схема орбиталей молекулы О2 показана на рис.4.24.

Copyright © 2024 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru