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
Использование альтернативных источников энергии
Во второй половине ХХ столетия перед
человечеством восстала глобальное проблема – это загрязнение окружающей среды
продуктами сгорания органического топлива. Даже если рассматривать отдельно ...
Бумага
...
Планирование дискриминирующих экспериментов
Для дискриминации гипотез используют
эксперименты различного типа.
Химические эксперименты. Различные
тестовые реакции часто позволяют определить вероятность участия того или иного
вещес ...