Органическая химия. Цыбикова Д.Ц - 9 стр.

дингера применительно к молекуле и сами по себе не являются         ры электронов, занимающих эту орбиталь, выше, чем энергия
доказательством наглядных представлений. Метод МО удобен            электронов на двух исходных атомных орбиталях.
для количественных расчетов при использовании ЭВМ; метод                Волновые функции атомных молекулярных орбиталей изо-
валентных пар – для качественных рассуждений, так как исполь-       бражены на схеме 1 (рис.2).
зует обычную символику органической химии.                                            ϕ∗мол                        ϕ∗мол
     Применительно к методу МО образование химической ко-                ϕ1                 ϕ2         ϕ1                ϕ2
валентной связи представляется как переход электронов с атом-
ных орбиталей на связывающую молекулярную орбиталь более                                ϕмол.                          ϕмол
низкой энергии. При обычных расчетах (в нашем понимании)                         а                                     б
принимается, что новая молекулярная волновая функция ϕмол. яв-            а – возмущение первого порядка
ляется линейной комбинацией двух атомных функций (прибли-                 б – возмущение второго порядка
жение ЛКАО). Суммирование двух атомных функций дает ϕмол.
связывающей молекулярной орбитали:                                        Рис. 2 – Волновые функции атомных молекулярных орбиталей
     ϕмол. = N1 (ϕ1 + ϕ2).
     Энергия электронов на связывающей орбитали ниже, чем               На основании вышеизложенного и схемы следует, что при
энергия тех же двух электронов на атомных орбиталях. Разрых-        образовании σ-связи две атомные орбитали (АО) заменяются
ляющая орбиталь – это молекулярная орбиталь, энергия которой        двумя молекулярными орбиталями (МО). Связывающая молеку-
выше, чем суммарная энергия атомных орбиталей, из которых           лярная орбиталь (схема – а) имеет между ядрами повышенную
она образована, или: разность атомных волновых функций дает         электронную плотность и симметрична относительно оси между
волновую функцию разрыхляющей (антисвязывающей) орбита-             ядрами и зеркальной плоскости между ними. Разрыхляющая МО
ли:                                                                 (схема – б) имеет между ядрами узел (ϕ2 =0) и не увеличивает, а
     ϕ∗мол. = N2 (ϕ1 - ϕ2), где N1 и N2 – константы нормализации.   уменьшает энергию связи между атомами; попадающие на нее
     Можно объяснить образование молекулярной орбитали про-         электроны дальше от ядра, чем в случае свободных атомов. Раз-
ще и интерпретировать с точки зрения энергии:                       рыхляющая МО симметрична относительно оси между ядрами и
     А+ВÆ А:В                                                       антисимметрична относительно зеркальной плоскости между ни-
       I          II                                                ми. На эту орбиталь электроны попадают только в результате
     атомы      молекула                                            возбуждения молекулы (увеличения ее энергии по сравнению со
                                                                    стационарным состоянием), а также добавочных электронов (по-
     Энергетическое состояние системы из двух атомов (I) харак-     мимо тех, которые уже образуют связь).
теризуется энергией E1, а состояние (II) – энергией Е2. Если            На рисунке 3 показано образование σ-связи при перекрыва-
Е1>Е2, то в результате реакции энергия в системе понижается, т.е.   нии s-орбиталей.
определился выигрыш энергии, при этом образуется связываю-              На рисунке 3 показано перекрывание s и p-орбиталей двумя
щая орбиталь. При Е1<Е2 может быть только разрыхляющая ор-          способами, причем способ а не ведет к образованию связи: свя-
биталь, т.е. такая система энергетически не выгодна. Таким обра-    зывающая и разрыхляющая связи, взаимодействуя в верхней и
зом, связывающие молекулярные орбитали между ядрами атомов          нижней ветвях гантели, взаимно компенсируются.
углерода имеют повышенную электронную плотность по сравне-
нию с разрыхляющими молекулярными орбиталями. Энергия па-

                                                              17     18