ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
74 75
Применительно к методу МО образование химической
ковалентной связи представляется как переход электронов
с атомных орбиталей на связывающую молекулярную ор-
биталь более низкой энергии. При обычных расчетах (в
нашем понимании) принимается, что новая молекулярная
волновая функция ϕ
мол.
является линейной комбинацией
двух атомных функций (приближение ЛКАО). Суммиро-
вание двух атомных функций дает ϕ
мол.
связывающей мо-
лекулярной орбитали:
ϕ
мол.
= N
1
(ϕ
1
+ ϕ
2
)
Энергия электронов на связывающей орбитали ниже,
чем энергия тех же двух электронов на атомных орбита-
лях. Разрыхляющая орбиталь – это молекулярная орби-
таль, энергия которой выше, чем суммарная энергия атом-
ных орбиталей из которых она образована. Или: разность
атомных волновых функций дает волновую функцию раз-
рыхляющей (антисвязывающей) орбитали:
ϕ
∗
мол.
= N
2
(ϕ
1
- ϕ
2
), где N
1
и N
2
– константы нормализа-
ции.
Можно объяснить образование молекулярной орбитали
проще и интерпретировать с точки зрения энергии:
А + В Æ А : В
I II
атомы молекула
Энергетическое состояние системы из двух атомов (I)
характеризуется энергией E
1
, а состояние (II) – энергией
Е
2
. Если Е
1
>Е
2
, то в результате реакции энергия в системе
понижается, т.е. определился выигрыш энергии, при этом
образуется связывающая орбиталь. При Е
1
<Е
2
может быть
только разрыхляющая орбиталь, т.е. такая система энерге-
тически не выгодна. Таким образом, связывающие молеку-
лярные орбитали между ядрами атомов углерода имеют по-
вышенную электронную плотность по сравнению с раз-
рыхляющими молекулярными орбиталями. Энергия пары
электронов занимающих эту орбиталь выше, чем энергия
электронов на двух исходных атомных орбиталях.
Волновые функции атомных молекулярных орбиталей
изображены на схеме № 1.
ϕ
∗
мол
ϕ
∗
мол
ϕ
1
ϕ
2
ϕ
1
ϕ
2
ϕ
мол.
ϕ
мол
а б
а – возмущение первого порядка
б – возмущение второго порядка
Рис. 2 - Волновые функции атомных молекулярных орбиталей
На основании вышеизложенного и схемы следует: при
образовании σ-связи две атомные орбитали (АО) заменяют-
ся двумя молекулярными орбиталями (МО). Связывающая
молекулярная орбиталь (схема - а) имеет между ядрами по-
вышенную электронную плотность и симметрична относи-
тельно оси между ядрами и зеркальной плоскости между
ними. Разрыхляющая МО (схема –б) имеет между ядрами
узел (ϕ
2
=0) и не увеличивает, а уменьшает энергию связи
между атомами; попадающие на нее электроны дальше от
ядра, чем в случае свободных атомов. Разрыхляющая МО
симметрична относительно оси между ядрами и антисим-
метрична относительно зеркальной плоскости между ними.
r
E
E
Е2. Если Е1>Е2, то в результате реакции энергия в системе
понижается, т.е. определился выигрыш энергии, при этом
образуется связывающая орбиталь. При Е1<Е2 может быть
только разрыхляющая орбиталь, т.е. такая система энерге-
тически не выгодна. Таким образом, связывающие молеку-
лярные орбитали между ядрами атомов углерода имеют по-
вышенную электронную плотность по сравнению с раз-
r
рыхляющими молекулярными орбиталями. Энергия пары
Применительно к методу МО образование химической электронов занимающих эту орбиталь выше, чем энергия
ковалентной связи представляется как переход электронов электронов на двух исходных атомных орбиталях.
с атомных орбиталей на связывающую молекулярную ор- Волновые функции атомных молекулярных орбиталей
биталь более низкой энергии. При обычных расчетах (в изображены на схеме № 1.
нашем понимании) принимается, что новая молекулярная ϕ∗мол ϕ∗мол
волновая функция ϕмол. является линейной комбинацией ϕ1 ϕ2 ϕ1 ϕ2
двух атомных функций (приближение ЛКАО). Суммиро-
вание двух атомных функций дает ϕмол. связывающей мо- ϕмол. ϕмол
лекулярной орбитали: а б
ϕмол. = N1 (ϕ1 + ϕ2) а – возмущение первого порядка
Энергия электронов на связывающей орбитали ниже, б – возмущение второго порядка
чем энергия тех же двух электронов на атомных орбита-
лях. Разрыхляющая орбиталь – это молекулярная орби- Рис. 2 - Волновые функции атомных молекулярных орбиталей
таль, энергия которой выше, чем суммарная энергия атом-
ных орбиталей из которых она образована. Или: разность На основании вышеизложенного и схемы следует: при
атомных волновых функций дает волновую функцию раз- образовании σ-связи две атомные орбитали (АО) заменяют-
рыхляющей (антисвязывающей) орбитали: ся двумя молекулярными орбиталями (МО). Связывающая
ϕ∗мол. = N2 (ϕ1 - ϕ2), где N1 и N2 – константы нормализа- молекулярная орбиталь (схема - а) имеет между ядрами по-
ции. вышенную электронную плотность и симметрична относи-
Можно объяснить образование молекулярной орбитали тельно оси между ядрами и зеркальной плоскости между
проще и интерпретировать с точки зрения энергии: ними. Разрыхляющая МО (схема –б) имеет между ядрами
А+ВÆ А:В узел (ϕ2 =0) и не увеличивает, а уменьшает энергию связи
I II между атомами; попадающие на нее электроны дальше от
атомы молекула ядра, чем в случае свободных атомов. Разрыхляющая МО
Энергетическое состояние системы из двух атомов (I) симметрична относительно оси между ядрами и антисим-
характеризуется энергией E1, а состояние (II) – энергией метрична относительно зеркальной плоскости между ними.
74 75
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- …
- следующая ›
- последняя »
