АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Метод молекулярных орбиталей (метод МО)

Читайте также:
  1. ABC-аналіз як метод оптимізації абсолютної величини затрат підприємства
  2. I. ПРЕДМЕТ И МЕТОД
  3. I.ЗАГАЛЬНІ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
  4. II. Документация как элемент метода бухгалтерского учета
  5. II. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СТУДЕНТОВ
  6. II. Методична робота.
  7. II. МЕТОДЫ, ПОДХОДЫ И ПРОЦЕДУРЫ ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ
  8. II. МЕТОДЫ, ПОДХОДЫ И ПРОЦЕДУРЫ ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ
  9. III. Mix-методики.
  10. III. ЗАГАЛЬНІ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ РОБІТ .
  11. III. ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
  12. III. Методы оценки функции почек

(Задачи №№ 81¸100)

Метод МО является более общим и универсальным, чем метод ВС, т.к. позволяет объяснить факты, не­объ­яснимые с позиций метода ВС. В частности, метод МО успешно объясняет образование и основные свойства не только молекул, но и молекулярных ионов.

Суть метода МО заключается в том, что при соединении атомов или ионов исходные АО превра­щаются в новые – в молекулярные орбитали, охватывающие все ядра атомов образующейся молекулы или молекулярного иона. При этом количество образующихся МО равно суммарному числу взаимодейству­ю­щих АО связывающихся атомов, причём, половина из образующихся МО являются связывающими, дру­гая половина – разрыхляющими. Связывающей МО соответствует более низкий, а разрыхляющей – более высокий энергетический уровень по сравнению с исходными АО.

Пример 4.2.1. Образование связывающей и разрыхляющей МО при взаимодействии 2-х АО равной энер­гии.

Составляем энергетическую схему исходных АО и образующихся МО.

Разрыхляющая МО

Связывающая МО

Атомные орбитали могут взаимодействовать, образуя МО по s- и p-типу. При обозначении МО ука­зывается её тип, подстрочным индексом обозначаются исходные АО, образующие МО, или направление взаимо­действующих АО, если МО образуется из p-АО, и далее в строке указываются взаимодействующие АО конкрет­ного подуровня; для обозначения разрыхляющих МО используется надстрочный символ «звёздочка». Например, обозначение ss2s означает, что речь идёт о связывающей МО, образованной по s-типу в результате взаимодейст­вия s-АО 2s-подуровня; обозначение py*2py отвечает разрыхляющей МО, образованной по p-типу взаимодейст­вием p-АО 2p-подуровня, ориентированных в направлении координатной оси «у».

В молекуле или в молекулярном ионе молекулярные орбитали заполняются электронами так же, как и атомные орбитали в атоме, т.е. в соответствии с принципом Паули, принципом наименьшей энергии и правилом Хунда. По уровню энергии молекулярные орбитали, образующихся при взаимодействии АО первых двух электронных слоёв (К- и L-слоёв), располагаются в следующем порядке (в этом же порядке происходит за­полнение МО электронами): ss1s<ss*1s<ss2s<ss*2s<ss2px<py2py=pz2pz<py*2py=pz*2pz<ss*2px.

Электроны связывающих и разрыхляющих МО оказывают противоположное влияние на устойчивость молекулы или молекулярного иона: электроны разрыхляющих МО нивелируют связывающее действие электронов, занимающих связывающие МО. В связи с этим в методе МО порядок (кратность) связи опре­деляется по разности между числом связывающих (ЧСЭ) и разрыхляющих электронов (ЧРЭ) по формуле: Порядок связи=(ЧСЭ – ЧРЭ)/2.

Пример 4.2.1. Образование молекулы He2 и молекулярного иона He2 +.

Молекула He2 образуется при взаимодействии атомных орбиталей K-электронного слоя двух атомов He[1s2], в результате чего образуются одна связывающая ss1s-МО и одна разрыхляющая ss*1s-МО, которые и заполняются электронами исходных атомов. Образование связи в молекуле He2 записывается следующим обра­зом:He[1s2]+He[1s2]®He2[(ss1s)2(ss1s)2]. [16]

Определяем порядок связи: порядок связи=(2-2)/2=0 – молекула He2.не существует.

Молекулярный ион He2+ содержит на один электрон меньше, чем молекула He2. Соответственно этому его электронная формула записывается: He2+[(ss1s)2(ss*1s)1].

Порядок связи в ионе He2+: (2-1)/2=1/2 – порядок связи отличен от нуля, следовательно, молекулярный ион He2+, в отличие от молекулы He2,, может существовать.

Пример 4.2.2. Образование молекулы Li2 и молекулярных ионов Li2 + и Li2 2-.

Записываем схему образования связи в молекуле Li2: Li[1s22s1]+Li[1s22s1]®Li2[(ss1s)2(ss*1s)2(ss2s)2].

Порядок связи=(4-2)/2=1 – молекула Li2 существует, кратность связи равна 1.

Из электронной формулы молекулы видно, что взаимодействие 1s-атомных орбиталей насыщенного K-электронного слоя не приводит к образованию связи: число электронов в ss1s- и в ss*1s-МО одинаково. Связь образуется исключительно за счёт взаимодействия АО внешнего электронного слоя. Поэтому в электронных формулах молекул и молекулярных ионов такие МО принято обозначать индексами соответствующих элек­тронных слоёв. В связи с этим в упрощённом варианте электронная формула молекулы Li2 записывается: Li2[KK(ss2s)2].

Изобразим графически энергетическую схему исходных АО и образующихся МО в системе из двух ато­мов Li.

Молекулярный ион Li2+ содержит на один электрон меньше, чем молекула Li2. Его электронная формула записывается: Li2+[KK((ss2s)1]. Порядок связи=(1-0)/2=1/2. Следовательно, молекулярный ион Li2+ может су­щест­вовать.

Молекулярный ион Li22- по сравнению с молекулой Li2 имеет на 2 электрона больше, которые заполняют ss*2s-МО. Определяем порядок связи: (2-2)/2=0 – молекулярный ион Li22- существовать не может.

Сопоставляя порядок связи в рассматриваемых частицах, приходим к выводу, что наиболее прочная связь образуется в молекуле Li2.


[1] Для атомной орбитали и электронов в ней приняты следующие условные графические обозначения:

- вакантная АО, - АО с неспаренным электроном; - АО со спаренными электронами.

[2] Цифрой обозначается энергетический уровень, которому принадлежит подуровень, затем следует буквенное обозначение подуровня. Например, запись 3d означает, что речь идёт о d-подуровне третьего энергетического уровня.

[3] Количество электронов в подуровне указывается надстрочным индексом, следующим за буквенным обозначе­нием подуровня. Например, запись 3p4 означает, что в p-подуровне 3-го энергетического уровня находятся 4 электрона.

[4] Электронная формула атома, отвечающая принципу наименьшей энергии (правилу Клечковского), отражает его электронную конфигурацию в наиболее устойчивом – стационарном состоянии; все остальные состояния атома являются возбуждёнными.

[5] Все известные химические элементы образуют 4 электронных семейства: s-, p-, d-, f-.

[6] Для отрыва каждого последующего электрона требуются дополнительные, всё более высокие энергетические затраты. Поэтому различают первую энергию ионизации – I1, вторую – I2, третью – I3 и т.д. Причём, I1<I2<I3<…<I i.

[7] По вполне объяснимым причинам, которые здесь не обсуждаются, в периоде происходит нарушение монотон­ного увеличения энергии ионизации при переходе от 2-го к 3-му и от 5-го к 6-му элементу периода.

[8] Имеются ввиду элементы VIIА-группы, т.к. для элементов VIIIA-группы, в связи с особо высокой устойчи­востью электронной конфигурации ns1np6, не характерны ни процессы присоединения, ни процессы отдачи элек­тро­нов.

[9] Образование ковалентных связей по донорно-акцепторному механизму в контрольной работе не рассматрива­ется.

[10] При рассмотрении процессов образования ковалентных связей валентные электроны взаимодействующих ато­мов принято обозначать точками, причём, неспаренные электроны обозначают одинарными точками, спаренные электроны – двойными. Общие электронные пары (электроны связей) указывают двойными точками, простав­ля­емыми между символами связанных атомов.

Форма записи молекулы с обозначенными электронами связи называется её электронной схемой. Для обозначе­ния связей помимо электронных схем пользуются также валентными схемами, в которых химическая связь ука­зывается валентной чертой. Например, валентная схема молекулы водорода: Н-Н.

[11] Возбуждение атома происходит при поглощении им энергии, вследствие чего электрон переходит на подуро­вень с большей энергией.

[12] Возбуждённое состояние атома указывается символом элемента со «звёздочкой»

[13] δ-связи в контрольной работе не рассматриваются.

[14] Ось связи – воображаемая линия, соединяющая ядра взаимодействующих атомов.

[15] Двойные и тройные связи называются кратными связями.

[16] Число электронов в МО, как и в АО, указывается в виде показателя степени. Запись распределения электронов по молекулярным орбиталям называется электронной формулой.


1 | 2 | 3 | 4 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)