Метод молекулярных орбиталей.
Многоатомные молекулы. В качестве примера рассмотрим молекулы СН4, NH3, CO2.
Молекула СН4. Выше было показано (4.3.1.), что атомные орбитали углерода в процессе взаимодействия с другими элементами (в частности с водородом) претерпевают перестройку, названную гибридизацией и в молекуле СН4 все связи идентичные и неразличимые. Эта особенность должна быть отражена и в методе молекулярных орбиталей. На схеме, приведенной на рисунке 4.28.,наряду с АО углерода показаны гибридные орбитали.
Е А.О. А.О. МО А.О.
С исходн. С гибр. СН4 4sхраз 4Н
2Р
4sхсв(или sсвs,x,y,z)
2SP3
1S
1S ss*
Рис.4.28. Схема расположения молекулярных орбиталей СН4.
1S-атомная орбиталь углерода, содержащая два электрона как орбиталь, лежащая в глубине атома, участие в образовании связи не принимает. Она без изменения переходит в молекулярную несвязывающую орбиталь. На рис.4.28. она обозначена ss*. В образовании МО принимает участие 8 атомных орбиталей (четыре от атома углерода и четыре от четырех атомов водорода). Следовательно, образуется 8 молекулярных орбиталей: 4 – связывающих и 4 – разрыхляющих. Заполняются электронами только все связывающие орбитали. Так как направление всех связей между атомом углерода и каждым из водородов совпадают с линией, связывающей центры атомов, и по прочности одинаковы, то все связывающие молекулярные орбитали находятся на одном и том же энергетическом уровне и обозначены одинаково sхсв. Аналогично и разрыхляющие. Электронная формула молекулы может быть записана так: СН4 [4*(sхсв)2].
Молекула NH3.
В отличие от СН4 в молекуле NH3 имеется еще одна несвязывающая орбиталь s2s*, т.к. 2s-атомная орбиталь азота практически не принимает участия в образовании связей. Схема расположения МО NH3 представлена на рис. 4.29.
Е АО МО АО
N NH3 3H
sх,y,zраз
2P sх,y,zсв(или 3sхсв) 2P
2S s2s*
1S s1s*
Рис.4.29. Схема расположения МО в молекуле NH3 .
Электронная конфигурация молекулы NH3 :N+3H= NH3 [(ssсв)2(sy)2 (sz)2] или [3(sx)2].
Кратность связи в таких многоатомных молекулах определяется по известному принципу, но затем необходимо разделить на число связей. К.С. N-H=(6-0/2):3=1
Молекула СО2.
При взаимодействии углерода с кислородом атомные орбитали углерода претерпевают гибридизацию. На рисунке 4.30. показана схема расположения МО в молекуле СО2. На этой схеме не указаны 1s атомные орбитали углерода и обеих кислородов, т.к. они являются внутренними, во взаимодействие не вступают, остаются несвязывающими орбиталями.
АО АО МО АО
С исходн. С*гибрид. СО2 2О
sхраз
py,zраз
2Pyz
2P 2Px,y,z
p*y,z
2S 2SPx
sхсв
pyсо,z 2S
ss*
Рис.4.30. Схема расположения МО в молекуле СО2.
Несвязующими становятся еще четыре орбитали. Они переходят в молекулу СО2 от двух атомов кислорода (две от 2s-атомных орбиталей и две от 2p-АО). Электронная структура молекулы может быть представлена следующей электронной формулой:
C+2O=СО2 [(ppy,zсв)4(ss,xсв) 4(p*py,z)4]. K.C.c-o=(8-0/2):2=2
Ион СО22-. Схема молекулярных орбиталей в карбонат-ионе СО22-показана на рис.4.31.
Е АО АО МО АО
С исход. С*гибрид. СО22- sхраз 3О
pzраз
2Px,y,z 2Pz
py*
2S 2Px,y,z
sхсв
pzсв
ss* 2S
Рис.4.31. Схема расположения МО в карбонат-ионе СО22-.
В карбонат-ионе несвязующими МО являются орбитали полученные от 2S-АО трех атомов кислорода (их три: ss*), а также три орбитали ppy*, полученные в результате превращения трех 2Р-атомных орбиталей кислорода. На МО карбонат-иона находятся два неспаренных электрона, расположенных на pz-разрыхляющих орбиталях. Электронная формула карбонат-иона следующая:
Смотрите также
Расчет распределения примесей в кремнии при кристаллизационной очистке и диффузионном легировании
Техническое
задание
на курсовую работу по
дисциплине
«Физико-химические основы
технологии микроэлектроники»
Студенту гр. 7033 Родину Н.Е.
1. Рассчитать
ра ...
Густой дым как поток продуктов горения
...
Седьмая группа периодической системы
Из
членов данной группы водород был рассмотрен ранее. Непосредственно следующие за
ним элементы — F, Сl, Br и I — носят общее название г а л о г е н о в. К ним же
следует отнес ...