Метод молекулярных орбиталей.

Страница 5

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

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:

Страницы: 1 2 3 4 5 6

Смотрите также

Влияние химических веществ на здоровье человека
Международное изучение последствий подвергания диоксинам и неопухолевой смертности рабочих по производству и распылению кислородо- и фенолосодержащих гербицидов и хлорофенолов. ...

Атомно-молекулярное учение
Период с 1200 по 1700 г. в истории химии принято называть алхимическим. Движущей силой алхимии в течение 5 веков являлся бесплодный поиск некоего философского камня, превращающего бла­город ...

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 ...