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.
Смотрите также
Химия гидразина
Химия гидразина изучается уже почти три четверти века. До 1875 г. были известны только симметричные дизамещенные гидразина— гидразосоединения. В 1875 г. Э. Фишер, исследуя процесс восстановлен ...
Химия платины и ее соединений
Платина – один из самых ценных благородных
металлов, обладающий рядом важных свойств, благодаря которым используется не
только в ювелирной промышленности, но и во многих отраслях ...