КАТЕГОРИИ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) П Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военно дело (14632) Висока технологиите (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къщи- (47672) журналистика и SMI- (912) Izobretatelstvo- (14524) на външните >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) История- (13644) Компютри- (11121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) култура (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23,702) Matematika- (16,968) инженерно (1700) медицина-(12,668) Management- (24,684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образование-(11,852) защита truda- (3308) Pedagogika- (5571) п Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) oligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97182) от промишлеността (8706) Psihologiya- (18,388) Religiya- (3217) с комуникацията (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) спортно-(42,831) Изграждане, (4793) Torgovlya- (5050) превозът (2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596 ) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Telephones- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно (12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Методът на молекулни орбитали

метод BC е широко използван от химици. В този метод, една голяма и сложна молекула се разглежда като съставена от отделни и две център два електронни връзки. Предполага се, че електроните, които допринасят за химична връзка, локализиран (подредени) между два атома. За повечето молекули метод слънце може да се прилага с успех. Въпреки това, съществуват голям брой молекули, към които този метод не е приложим или констатации са в противоречие с опита.

Установено е, че в някои случаи решаваща роля в образуването на химични връзки играят електронни двойки, и отделните електрони. Възможността на химически връзки с един електрон показва наличието на Н 2 + йони. При образуването на този йон от водороден атом и водороден йон енергията се освобождава

255 кДж (61 ккал). По този начин, химичното връзка в йон H + 2 доста издръжлив.

Ако се опитате да се опише химичната връзка в молекулата на кислород по метода на слънце, стигаме до извода, че, първо, той трябва да бъде двойно (σ- и р-връзка), и второ, в молекулата на кислород, всички електрони трябва да бъдат сдвоени, т.е. например гости-. О 2 молекула трябва да диамагнитната (у диамагнитната вещества атоми не притежават постоянен магнитен момент и веществото се изхвърля от магнитното поле). Това се нарича парамагнитен вещество, чиито молекули или атоми притежават магнитен момент, и има свойството да се всмуква в магнитното поле. Експериментални данни показват, че енергията на свързване на молекулата на кислорода е наистина едно двойно, но молекулата не е диамагнитно и парамагнитен. Той има две несвоен електрони. метод BC е безсилен да обясни този факт.

Методът на молекулно орбитален (МО) в най-ясен графичен модел на линейна комбинация от атомни орбитали (LCAO). метод MO LCAO се основава на следните правила.

1) Ако разстояния атома подход към химичното свързване на атомна орбитална (AO) са оформени молекулна.

2) брой молекулни орбитали получава същия брой първоначално атомен.

3) припокриващи атомна орбитална близо в енергия. В резултат на припокриването на две атомна орбитала на две молекулна форма. Един от тях е по-малка енергия в сравнение с оригиналния наречен атомен свързване и втората орбитална молекулярно има по-висока енергия, отколкото първоначалните атомна орбитала и antibonding наречен.

4) Ако припокриване на атомна орбитала могат да образуват и σ-връзка (химична връзка припокриване на оста) и π-връзка (припокриване от двете страни на оста на химична връзка).

5) молекулни орбитали не са включени в образуването на химични връзки, се нарича незадължителни. Неговата енергия е равна на енергията на оригиналния АО.



6) От една молекулна орбитален (както и ядрена) по избор, не повече от два електрони.

7) заема молекулно орбиталните електрони с ниска енергия (най-ниската принцип енергия).

8) Напълнете дегенерат (на еднаква енергийна) орбитали се случва последователно един електрон за всеки от тях.

Методът на молекулни орбитали основава на факта, че всяка молекулна орбитален представени като алгебрична сума (линейна комбинация) на атомна орбитала. Например, водород в молекулата в образуването на MO могат да участват само 1s атомна орбитала на два водородни атома, които осигуряват две MOS представляващи сумата и разликата между атомна орбитала на 1s и 1s 2 1 - MO ± = C 1S 1 1 2 1s ± С2.

електронната плътност на двете държави е пропорционално | МО ± | 2. От взаимодействието на водороден молекула е възможно само чрез молекулното ос, всяка от МО ± може да бъде Предишен σ St = 1s 1 +1 2 и σ * = 1s 1 - 1s 2 и име съответно свързване (σ свързване) и antibonding (σ * ) молекулни орбитали.

2
разпределение Фиг.10 електронна плътност в Н2 молекула

Фиг. 10, че електронната плътност между ядрата в средата на комуникация за σ е значителна, и за σ * е нула. Отрицателно зареден електронен облак, концентрира се в пространството internuclear привлича положително заредена ядро и съответства на свързване молекулно орбитален σ комуникация. А MO нула плътност в internuclear пространство съответства antibonding орбитали σ *. И комуникация състояние σ σ * съответстват на различни енергийни нива, където молекулното орбитален сигма свързване има по-ниска енергия в сравнение с оригиналния АО noninteracting два водородни атома 1s 1s 1 и 2.

Две Electron Transfer MO σ комуникационна система улеснява намаляване на енергията; Тази енергия печалба е свързващата енергия между водородни атоми в молекулата Н-Н. Дори отстраняване на един електрон от МО (σ St) формация 2 в (σ St) молекулен йон в 1 N + 2 напуска системата, по-стабилни в сравнение със съществуващите отделно атом и Н йон Н +.

MO LCAO прилага метода и анализира структурата на молекулата на водород. Това показва диаграми на две паралелни енергийни нива на атомна орбитала първоначалните водородни атоми

Фиг.11 енергия диаграма на водородни атоми несвързаните

Освен психически ще блокира две атомни орбитали, образувайки две молекулна, една от които (свързване) е по-малка енергия (разположен по-долу), а вторият (antibonding) - по-голяма енергия (разположен по-горе).

Фиг.12 енергийните нива диаграма AO Н атома и Н 2 молекули MO

Може да се види (sm.ris.11 и 12), който има подобрение на енергия в сравнение с несвързаните атома. Неговата енергия понижава както електрони, което съответства на един валентност в метода на валентните връзки на (връзка се образува двойка електрони).
метод MO LCAO позволява да обясни ясно образуването на Н + 2 и Н 2 - (sm.ris.13 и 14), което води до трудности при метода на валентните връзки. На σ-свързване молекулно орбитален на катиона N + 2 преминава една електронна енергия печалба с Н атоми. Той образува стабилно съединение със свързващ енергия 255kDzh / мол. Многообразието връзка е ½. Молекулен йон е парамагнитен. Обикновена водород молекула вече съдържа два електрона с противоположни завъртания на сигма CON 1s-орбитална: свързващата енергия на Н2-голяма от Н + 2 - 435 кДж / мол. В молекулата на Н2 е единична връзка, молекулата е диамагнитната.

Фиг.13 енергия диаграма на образуването на Н 2 молекули на катион метод MO LCAO

Н2 анион - две молекулни орбитите е необходимо да се поставят три електрон.

Фиг.14 енергия диаграма на образуването на Н 2 молекули на анион метод MO LCAO

Ако двете електроните в лепене на орбитална потъването, дават енергия печалба, третата електрона трябва да подобри енергийната си. Въпреки това, енергията, спечелен от два електрона повече, отколкото губи един. Подобно на частиците може да съществува.,
Известно е, че съществуват алкални метали в газообразно състояние под формата на двуатомни молекули. Да се опитаме да се провери възможно съществуването на молекула, молекула Li 2, като се използва метода на LCAO-МО (Фигура 15). Източникът съдържа литиев атом, електрони в две енергийни нива - първото и второто (1 S и 2 S).

Фиг.15 енергия диаграма на образуването на молекула, молекула Li 2 MO LCAO метод на

Припокриване равни 1 S орбитали литиеви атоми ще дадат две молекулни орбитали (свързване и antibonding), които в съответствие с принципа на минималната енергия ще бъде напълно населените с четири електрони. Печалбата в енергия е резултат от прехвърляне два електрона при свързването молекулно орбитален, не може да компенсира загубата му по време на прехода от другите два електроните на antibonding молекулно орбитала. Ето защо принос за образуването на химично свързване между литиеви атоми допринесе електрони само външен (валентност) електрон слой.
2 и припокриващи валентните орбитали литиеви атоми също ще доведе до образуването на σ-свързване и antibonding един молекулни орбитали. Два външни електрони свързване орбитална заемат предоставяне на общата енергия печалба (кратност на комуникация е равен на 1).
Използвайки метода на МО LCAO, да обмислят възможността за 2 Той молекула.

16 е диаграма, илюстрираща енергия метода използване MO LCAO невъзможност да образува химическа връзка между атоми Той

В този случай, два електрона заемат свързване молекулно орбитален и другите две - antibonding. Добив на енергия е уреждане на две орбити на електроните не носят. Вследствие на молекула Той 2 не съществува.
Пълнене молекулни орбитали настъпва отношение Pauli принцип и правило Hund с увеличаване на енергията си в тази последователност с:

σ1s <σ * 1s <σ2s < σ * 2s <σ2p Z <π2p х = π2p у <π * 2p х = π * 2p у <σ * 2p Z

Стойностите на енергия σ2p π2p и близо и за някои молекули (В 2, C 2, N 2) противоположни на доведе равенство: първо π2p след σ2p

Таблица 2 енергия и реда на елементите в периода молекули 1

Молекули и молекулни йони електронна конфигурация Свързването енергия кДж / Mol Редът на връзка
+ 2 Н и) 1 0.5
Н2 S) 2S *) 1
Н 2 - S) 2S *) 1 - 0.5
хе S) 2S *) 1 - 0.5
Не е 2 + S) 2S *) 1 0.5
не 2 S) 2S *) 2 -

метод MO съгласно претенция oryadok връзка в молекулата се определя от разликата между броя на свързване и antibonding орбитали, разделен на две. комуникация, за да бъде нула (молекула не съществува), цяло или фракционна положително число. В нула множество отношение, както в случая с No 2, се образува молекулата.

Фигура 17 показва диаграма на енергия образуването на молекулни орбитали на атомната хомоядрени двуатомен (същия елемент) на молекулите на елементи на втория период. Броят на свързване и дезинтегриращи електрони зависи от броя на атомите в изходните компоненти.

Фиг.17 енергия диаграма на образуването на молекули двуатомни

елементи период 2

Трябва да се отбележи, че при образуването на молекули, В2, С, 2 и N 2 свързваща енергия на S 2 р х орбитален повече енергия свързващ р 2 р у - р 2 и р Z орбитали, докато в молекули на О 2 и F 2, напротив , енергията на свързване р 2 р у - р 2 и р Z орбитали повече енергия свързващи и 2 х р орбити. Това трябва да бъде взето под внимание в образа на силови вериги на съответните молекули.

Като електронни формули, показващи разпределението на електроните в атома на атомни орбитали, а MOD метод, са получени молекули с формула, което отразява тяхната електронна конфигурация. По аналогия с атомните S -, р -, г - , F - орбитите, молекулните орбитите са означени с гръцки букви а, р, г ,, й .

Образуването на молекули от атомите на елементите период II могат да бъдат написани както следва (К - вътрешните слоеве на електрони):

Li 2 [КК (σ S) 2]

Е 2 [КК (σ S) 2S *) 2] молекули не са намерени като молекула не 2

B 2 [КК (σ S) 2S *) 2х) 1у) 1] парамагнитни молекули

С2 [КК (σ S) 2S *) 2х) 2у) 2]

N 2 [КК (σ S) 2S *) 2х) 2у) 2Z) 2]

О 2 [КК (σ S) 2S *) 2Z) 2х) 2у) 2х) 1у) 1] парамагнитен молекула

F 2 [КК (σ S) 2S *) 2Z) 2х) 2у) 2х) 2у) 2]

Ne 2 [КК (σ и)S *) 2Z)х) 2у) 2х) 2у) 2Z *) 2 2 2] молекули не са намерени

MO LCAO лесно демонстрира парамагнитни свойства на кислородни молекули. За да не се обременява чертежа, не ще разгледа припокриване 1 и орбитали на кислородни атома на първата (вътрешно) електрон слой. Ние приемаме, че р орбитална на втората (външна) с електронен слой могат да се застъпват по два начина. Един от тях се припокрива с едни и същи за формиране на σ-връзка.

Фиг.18 припокриване р-AB, насочена по σ-връзката ос х

Две други р AOS припокриват от двете страни на оста х, за да образуват две пи-връзки.

Фиг.19 припокриване р-AB, насочена по оста Y (Z), за да се образува π-връзка

Молекулно орбитална енергия може да се определи съгласно спектрите абсорбция на вещества в ултравиолетовата област. По този начин, между молекулните орбитите на кислородни молекули, образувани в резултат на припокриващи р AOS, две π-свързващ дегенеративен (на равно енергия) орбитали имат по-ниска енергия от σ свързване, обаче, тъй като орбитите на π * -razryhlyayuschie имат по-малка енергия в сравнение с σ * орбитална -razryhlyayuschey.

Фиг.20 енергия диаграма, илюстрираща метода използване MO LCAO парамагнитни свойства молекула O 2

О 2 молекула две електроните с паралелни завъртания са на два дегенеративен (равно на енергия) пи * -razryhlyayuschih молекулни орбитали. Това е наличието на несдвоени електрони и се дължат на парамагнитни свойства на кислородни молекули, които стават видими, когато кислород се охлажда до течно състояние.
По този начин, електронното конфигурацията на О 2 молекули е описан, както следва: За 2 [QC (σ S) 2S *) 2Z) 2х) 2у) 2х *) 1Y *) 1]

QC букви показват, че четири електрон 1 S (две свързване и две antibonding) имат практически не оказва влияние върху химичната връзка.

Сред двуатомни молекули на един от най-траен молекулата е СО. метод MO LCAO ви позволява лесно да се обясни този факт.

Фиг.21 енергия диаграма, илюстрираща метода използване MO LCAO специално якост на химичната връзка в молекулата CO

Енергия AB кислороден атом енергии са под съответните въглеродни орбитите (1080 килоджаул / мол), те са по-близо до сърцевината. В резултат на припокриване о и р орбитите атоми на С е образуването на два дегенеративен π-свързване и σ-свързване орбитален. Тези молекулни орбитали заемат шест електрони. Следователно, редът на връзка е три. Електрон конфигурация е същата като тази на N 2:
[QC (σ S) 2S *) 2Z) 2х) 2у) 2Z) 2]. Якостта на свързване на молекулите на CO (1021kDzh / мол) и N 2 (941kDzh / мол) в близост.

При отстраняване на един електрон който напуска свързване орбита (образуване на йон CO +) сила б връзка намалява до 803 кДж / мол. Многообразието комуникация става 2,5.

метод MO LCAO може да се използва не само за двуатомни молекули, но също така и за полиатомен. Нека разгледаме като пример в рамките на този метод, структурата на амоняк молекула.

Фиг.22 енергия диаграма на образуването на NH 3 молекули на метод MO LCAO

Тъй като три от водородните атоми имат само три 1 и орбитална, след това общият брой на молекулни орбитали образувани ще се равнява на шест (три свързване и antibonding три). Две електрони при азотния атом ще необвързващи молекулни орбитали (на свободна електронна двойка).

Най-добрият начин да се квантова механично пречистване на химически връзки в момента е метод на молекулно орбитален (МО). Въпреки това, той е много по-сложен метод и слънцето не е толкова очевидна, тъй като за последен.

Наличието на свързване и дезинтегриращи MO потвърждава физични свойства на молекулите. метод MO позволява да се предскаже, че ако образуването на молекули от атомите в молекулата, електрони удари свързващите орбитите, на йонизация потенциални молекулите трябва да бъдат по-големи от потенциала йонизация на атома и когато електроните удари antibonding орбитален, след naoborot.Tak, йонизация потенциала на водородни молекули и азот (свързване орбитали) - 1485 и 1500 кДж / мол, съответно - е по-голяма от йонизация потенциала на водородни атоми и азот - 1310 и 1390 кДж / мол, йонизация потенциал и молекулен кислород, и флуор (antibonding орбитали) - 1170 и 1523 кДж / мол - малка от тази на съответните атоми - 1310 и 1670 кДж / мол. Когато йонизация на силата на молекули връзка намалява, когато електрона се отстранява от свързването орбитален (H 2 и N 2), и се увеличава, когато електрона се отстранява от antibonding орбитален (О 2 и F 2).

Разглеждане на образуването на МО на молекула на флуороводород HF. Тъй потенциала йонизация на флуор (17.4 ЕГ, или 1670 кДж / мол) е по-голям от този на водород (13.6 ЕГ, или 1310 кДж / мол), а след това 2p орбитален флуор имат по-ниска енергия от 1s-орбитални на водорода. Поради големите енергийни разлики 1S-орбитални на водородния атом и 2S-орбитални флуорни атоми не взаимодействат. Така, 2s-орбитални флуор става непроменен MO енергия в HF. Тези орбитали се наричат ​​необвързващи. 2p Y - и Z 2p орбитален на флуор също не може да реагира с водородни 1s-орбиталния поради разлика симетрия по отношение на ос връзка. Те също са необвързващи МО. Свързваща и antibonding MO образуван от 1s-орбитални на водород и X 2p орбитални на флуор. Водород и флуор са свързани с енергия от два електрона връзка на 560 кДж / мол.

<== предишната лекция | Следващата лекция ==>
| Методът на молекулни орбитали

; Дата на добавяне: 01/04/2014; ; Прегледи: 1715; Нарушаването на авторски права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикува материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



ailback.ru - Edu Doc (2013 - 2017) на година. Не е авторът на материала, и предоставя на студентите възможност за безплатно обучение и употреба! Най-новото допълнение , Ал IP: 66.249.93.205
Page генерирана за: 0.021 сек.