Молекулярные орбитали гомоядерных двухатомных молекул

Рис. 25. Энергетическая диаграмма молекулярных орбиталей гомоядерных двухатомных молекул элементов второго периода

Рис. 25. Схема молекулярных орбиталей для двухатомных гомоядерных молекул элементов второго периода

Рис. 4.15. Корреляционная диаграмма молекулярных орбиталей гомоядерных двухатомных молекул

Молекулы Oj, Nj и I2, состоящие из атомов только одного сорта, называются гомоядерными. В отличие от этого такие молекулы, как, например, НС1, СО или HI, называются гетероядерными. Попробуем распространить описанный выше простой подход к рассмотрению молекул Н, и H j, основанный на теории молекулярных орбиталей, на гомоядерные двухатомные молекулы элементов второго периода. Некоторые из таких молекул, например Nj, Oj и Fj, устойчивы при нормальных условиях. Другие, например С или Lij, обнаруживаются только при высоких температурах, а третьи вообше не существуют. Как объясняет эти факты теория молекулярных орбиталей [c.520]

Рис. 14.8. Корреляционная диаграмма для молекулярных орбиталей гомоядерных двухатомных молекул [4].

Основываясь на методе, примененном к гомоядерным двухатомным молекулам, проведем в рамках теории молекулярных орбиталей исследование электронного строения двухатомных гетероядерных молекул, т.е. молекул, состоящих из неодинаковых атомов. [c.532]

Электронное строение гомоядерных двухатомных молекул определяется путем мысленного процесса заполнения валентными электронами молекулярных орбиталей, начиная от а, и кончая а , в порядке возрастания энергии. Таким образом, можно установить, например, что молекула Ы2 имеет электронную конфигурацию КК(а ) (одна а-связь), а молекула N2 имеет конфигурацию КК (а,) (ст ) (Лд. у) (а,) с тремя эффективными связями (одна ст-связь и две л-связи). Эффективное число связывающих электронов, деленное на 2, дает условный порядок связи. Например, у молекулы Ы2 порядок связи 1, а N3 имеет порядок связи 3. По мере возрастания порядка связи в заданной гомоядерной двухатомной системе длина связи уменьщается, а энергия связи увеличивается. [c.544]

Рис. I. Относительное расположение молекулярных орбиталей по энергиям гомоядерных двухатомных молекул без взаимодействия

Можно значительно упростить их расчет, если на основе соображений симметрии выбрать базисные функции ф[ в ЛКАО-раз-ложении таким образом, что многие из этих интегралов обратятся в нуль. Такой подход уже был применен при определении молекулярных орбиталей гомоядерных двухатомных молекул. [c.150]

Рис. 11.2. Качественная схема одноэлектронных энергетических уровней (молекулярных орбиталей) для произвольной гомоядерной двухатомной молекулы, полученная с использованием атомных Is-, 2s- и 2р-орбиталей.

Рис. 10.3. Молекулярные орбитали гомоядерных двухатомных молекул, построенные из 2р-атомных орбиталей.

Рис, 1. Относительное расположение молекулярных орбиталей по эн1 ргиям гомоядерных двухатомных молекул без взаимодействия а,- и - МО (а) и с взаимодействием (б) [c.11]

Рис. 15.9. Энергии молекулярных орбиталей для гомоядерных двухатомных молекул элементов второго пе рнода.

Описать строение гомоядерных двухатомных молекул на основе теории молекулярных орбиталей (стр. 516). [c.508]

Другие гомоядерные двухатомные молекулы. Принцип построения молекулярных орбиталей тот же, что и для молекулы водорода. Диаграммы МО для гелия и водорода одинаковы и отличие состоит только в том, что дополнительные два электрона занимают разрыхляющую а -орбиталь и поэтому молекула неустойчива. [c.273]

В этом разделе будет проведена в приближении МО ЛКАО интерпретация свойств гомоядерных двухатомных молекул, образованных атомами элементов первого периода. Станет ясно, что существует большое сходство между способом описания электронной структуры атомов от Li до F на основе схемы энергий атомных орбиталей и принципа заполнения и способом описания структуры молекул от Lis ДО F2 на основе схемы энергий молекулярных орбиталей и того же принципа заполнения. [c.94]

Как видно из расчетов и анализа фотоэлектронных спектров, существует взаимно однозначное соответствие между валентными молекулярными орбиталями и энергиями молекул СО и N2. Схема этого соответствия приведена на рис. 6.10. Молекулярным орбиталям СО нельзя приписать символы gnu, которые характеризуют поведение при инверсии в случае гомоядерных двухатомных молекул (см. рис. 5.8), поскольку коэффициенты, [c.122]

Это подтверждается многими примерами. В разд. 6.2 было показано, что свойства гомоядерных двухатомных молекул, в частности их магнитные свойства и поведение при ионизации, просто объясняются на основе энергетических диаграмм молекулярных орбиталей, приведенных на рис. 6.6 и 6.7. Аналогичная интерпретация этих свойств в методе валентных схем отсутствует. [c.287]

Гомоядерные двухатомные молекулы а- и п-связи. Попробуем теперь обобщить этот подход на более сложные объекты, начав с гомоядерных двухатомных молекул. Для удобства разобьем процедуру составления схемы молекулярных орбиталей на следующие пять этапов. [c.48]

В рамках указанного приближения можно провести подобное разделение всех молекулярных орбиталей произвольной гомоядерной двухатомной молекулы на связывающие и разрыхляющие комбинации атомных орбиталей каждого типа. Каждая связывающая орбиталь имеет энергию, описываемую выражением вида [c.225]

С помощью рис. 11.2 можно определять электронные конфигурации большинства гомоядерных двухатомных молекул, состоящих из атомов элементов с порядковыми номерами до 10. Правила построения этих конфигураций подобны правилу заполнения для атомов. На каждой невырожденной молекулярной орбитали могут располагаться два электрона. На дважды вырожденных орбиталях может располагаться до четырех электронов. Каждый атом вносит в молекулу все свои электроны. [c.228]

Качественное предсказание последовательности молекулярно-орбитальных энергий гомоядерных двухатомных молекул возможно потому, что диагональные матричные элементы гамильтониана (которые аппроксимируют энергетические уровни атомных орбиталей) для конкретной атомной орбитали имеют одинаковое значение у обоих атомов. Главные взаимодействия в молекуле происходят между одинаковыми орбиталями на двух атомах. Энергетическое расщепление уровней возникающих молекулярных орбиталей является в первом приближении симметричным относительно их исходного энергетического уровня. Относительные величины расщеплений а- и я-типов можно установить на основании учета геометрических факторов. [c.230]

Такой качественный вывод последовательности уровней, вообще говоря, оказывается невозможным для гетероядерных двухатомных молекул. Атомные орбитали одинакового типа, но принадлежащие двум химически различным атомам, имеют неодинаковые энергии. Их основные взаимодействия могут осуществляться с орбиталями иного типа на другом атоме, а не с орбиталями того же типа. Даже качественное обсуждение молекулярно-орбитальных энергетических уровней для таких молекул обычно требует обращения к методам, описанным в гл. 12. В очень редких случаях атомы молекулы обладают достаточно сходными свойствами, чтобы их молекулярно-орбитальные энергетические уровни удалось аппроксимировать изображенными на рис. 11.2. Наиболее примечательным примером таких молекул является СО. Несмотря на то что атомные орбитали кислорода по энергии расположены ниже, чем у углерода, возникающие молекулярные орбитали имеют энергетические уровни, расположение которых напоминает схему уровней гомоядерных двухатомных молекул. Электронная конфигурация молекулы СО совпадает с описанной выше для N2. И действительно, многие свойства СО близки к свойствам N2. В частности, энергия диссоциации СО лишь слегка превышает таковую для N2 ( 257 ккал/моль), и молекула имеет очень малый дипольный момент. [c.230]

Рис. 3.11. Диаграмма энергетических уровней, иллюстрирующая образование связывающих и разрыхляющих молекулярных орбиталей из двух эквивалентных атомных орбиталей в гомоядерной двухатомной молекуле.

Рис. 2-13. Образование молекулярных орбиталей в гомоядерных двухатомных молекулах из 25- и 2р-атом-

Электронная структура молекул может быть рассмотрена при помощи принципа построения (разд. 12.25), который применяется при объяснении периодической таблицы. Следуя принципу Паули, согласно которому на одной орбитали могут находиться только два электрона, электроны размещаются по орбиталям, начиная с самой низкой. Для оценки относительных энергий различных молекулярных орбиталей гомоядерных двухатомных молекул удобна корреляционная диаграмма, приведенная на рис. 14.8. При построении этой диаграммы предполагалось, что два удаленных друг от друга атома в указанном электронном состоянии сблил<аются до тех пор, пока их ядра не совпадут, другими словами — до тех пор, пока не образуется объединенный атом с удвоенным зарядом ядра. Диаграмма на рис. 14.8 основана на том представлении, что энергия орбиталей изменяется гладко при переходе от разделенных атомов к объединенным. Абсцисса представляет собой длины связей гомоядерных двухатомных молекул. При проведении линий к объединенному атому следовали принципу, согласно которому молекулярные орбитали с данным угловым моментом соединяются с атомными орбиталями объединенного атома с тем же угловым [c.438]

Укажите, какие из молекулярных орбиталей гомоядерных двухатомных молекул, обозначенных символами представлений группы симметрии Ооол, являются связывающими, а какие — разрыхляющими [c.233]

Физические сображения, которые были приведены в пользу приближения ЛКАО для описания молекулярных орбиталей, и удовлетворительные результаты, полученные на его основе для молекулы Нг. оправдывают рассмотрение этого приближения для других молекул. Поэтому следующие два раздела будут посвящены более подробному рассмотрению молекулярных орбиталей гомоядерных двухатомных молекул. [c.94]

ПОЗВОЛИТ получить общее представление о способе, которым атомные орбитали комбинируют с образованием молекулярных орбиталей. В частности, можно получить обоснование тех двух правил, которые были применены в разд. 6.2 для определения степени смешивания атомных 2s- и 2,о-орбптален в молекулярных орбиталях гомоядерных двухатомных молекул. [c.110]

Гетероядерные (разноэлементные) двухатомные молекулы описываю методом ЛКАО—МО, так же как гомоядерные двухатомные молекулы. Однако поскольку речь идет о разных атомах, то энергия атомнь х орбиталей и их относительный ,вклад в молекулярные орбитали тоже различны [c.57]

Начнем теперь последовательно заселять электронами молекулярные орбитали-по два электрона на орбиталь-и таким образом выясним электронное строение гомоядерных двухатомных молекул от Li2 до N62- Во всех этих молекулах имеется прежде всего четыре электрона, которые в изолированных атомах находились на внутренних 15-орбитал51х. В двухатомной молекуле два из этих четырех внутренних электронов находятся на связывающей молекулярной орбитали а1 а два-на разрыхляющей орбитали а, . Однако эти четыре электрона не оказывают никакого влияния на химическую связь, и поэтому можно считать, что они по-прежнему находятся на атомных 1х-орбиталях. Химическая связь в рассматриваемых здесь молекулах определяется только внешними электронами с атомных уровней с квантовым числом п = 2, поэтому необходимо рассматривать только те молекулярные орбитали, которые образованы атомными 2з-и 2р-орбиталями. [c.525]

Рассмотренная выше модель химической связи для гомоядерных двухатомных молекул независимо от используемого метода - валентных схем или молекулярных орбиталей - получила название модели ковалентной связи (от лат. со - приставка, означающая совместность, и valens - имеющий силу). Как правило, ковалентная связь характеризуется увеличением электронной плотности в области между ядрами по сравнению с суммой электронных плотностей свободных атомов. Это достаточно очевидно в том примере молекулы Н2, который обсужден выше. Так, при использовании базиса из Is-функций и нормировке плотности на число частиц (так чтобы для молекулы и разделенных атомов эта нормировка была одинакова) в рамках метода валентных схем [c.464]

Таким образом, для построения молекулярной орбитали нужно удовлетворить требованиям как симметрии, так и энергии. Например, с энергетической точки зрения 2 - и 2р-атомные орбитали могли бы образовать химическую связь. Однако по соображениям симметрии р - и /) -орбитали одного атома в гомоядерной двухатомной молекуле не могут сочетаться с 2 -орбитаяью второго атома, поскольку они принадлежат к различным неприводимым представлениям (см рис. 6-15). С другой стороны, 3 /-орбитали переходных металлов первого периода, несмотря на сходство симметрии, не образуют молекулярных орбиталей с орбиталями лигандов по энергетическим соображениям. Подтверждением этого могут служить квантовохимические расчеты для дигидридов переходных металлов [11]. [c.267]

Гетероядерные молекулы. Из двухатомных молекул самой прочной является молекула азота, кратность связи в которой равна трем. Логично предположить, что у гетероядерных молекул и однозарядных ионов, имеющих одинаковое число электронов с N2- четырнадцать, - кратность связи будет такой же. Такими молекулами являются СО, ВР, BeNe и ионы N, N0" , СР" , ВО. По аналогии с молекулой азота они должны обладать высокими значениями энергий диссоциации. Такой вывод нетрудно сделать, распространяя схему молекулярных орбиталей гомоядерных молекул на гетероядерные. При этом надо учитывать, что 2- и р-орбитали с увеличением заряда ядра понижают свою энергию, а расщепление между ними по энергии растет. [c.59]

В разд, 6,2 было показано, что на основании тех же принципов можно объяснить стабильность и свойства гомоядерных двухатомных молекул. Вопрос, к которому необходимо перейти, состоит в том, можно ли обобщить этот подход на многоатомные молекулы. Можно ли дать достаточно полное описание свойств таких молекул, не проводя количественных расчетов отдельно для каждой молекулы Первая серьезная попытка сделать это была предпринята Уолшом [И]. Он исследовал небольшие многоатомные молекулы, обладающие какими-либо элементами симметрии. Проиллюстрируем здесь его подход па примере молекул АН2, рассмотренных в предыдущем разделе. Важно отметить, что требование наличия элементов симметрии существенно для успеха рассматриваемого подхода, так как только тогда можно сделать определенные заключения о виде молекулярных орбиталей и энергиях без численных расчетов. [c.159]

Существуют два различных способа образования связывающих орбиталей из р-орбиталей. Если лепестки р-орбиталей направлены вдоль межъядерной оси, то образуются две а-орбитали. В противоположность другим волновым функциям волновая функция связывающей орбитали отрицательна. Если лепестки р-орбиталей перпендикулярны межъядерной оси (ру и pz), то они могут перекрываться сбоку и образовывать я-орбитали. Орбиталь Яи2р способствует связыванию, потому что она соответствует электронной плотности, которая сближает два ядра, даже если она находится не на межъядерной оси. Образуются две связывающие (ям2р) и две разрыхляющие (я 2р) орбитали, поскольку на двух ядрах имеются две руорбитали и две рг-орбитали. Таким образом, из шести 2р-орбиталей на двух ядрах образуется шесть молекулярных орбиталей три связывающие и три разрыхляющие. Орбитали с еще более высокой энергией могут образовываться из атомных орбиталей 2s, Зр, 3d и т. д., но мы рассмотрим этот процесс лишь в той мере, в какой это необходимо для обсуждения гомоядерных двухатомных молекул от Нг до Ыег- Этот простой метод молекулярных орбиталей позволяет выяснить, в каких случаях образуются устойчивые молекулы, и дает некоторую информацию об относительных значениях энергии связей и длины связей. [c.438]

Постройте энергетические диаграммы молекулярных орбиталей нейтральных гомоядерных двухатомных молекул элементов с п = 2. Какие из этих молекул стабильны в Плосколандии [c.28]

Каждая кривая на рис. 9.2 представляет орбитальный энергетический уровень. В каждом из пределов они отвечают соответствующим атомным орбиталям, а в промежуточной области— молекулярным орбиталям иона Н . Каждая кривая обозначена двумя символами. Первый из них (1ст+, 1а+ и т. д.) является символом симметрии и состоит из символа представления точечной группы Do h (которая описывает свойства симметрии иона любой другой гомоядерной двухатомной молекулы или любой линейной молекулы с инверсионной симметрией) и из порядкового номера п, который представляет собой псевдоквантовое число. Представления группы С сси позволяют получить символы для орбиталей гетероядерных двухатомных молекул или линейных молекул без инверсионной симметрии. Для орбиталей в качестве символов используются строчные буквы, поскольку орбитади являются одноэлектронными функ- [c.196]

Подобным же образом можно надеяться получить сведения об электронном строении многоэлектронных молекул, в частности гомоядерных двухатомных молекул, из квантовомеханических результатов для молекулярного иона водорода и молекулы водорода. Прежде всего отметим, что, как и в случае атомов, угловое поведение орбиталей во многоэлектронных двухатомных молекулах должно совпадать с их поведением в одноэлектронной двухатомной молекуле. Далее, как мы убедимся, можно воспользоваться качественными сведениями о последовательности энергетических уровней многоэлектронных атомов, чтобы, основываясь на представлениях о связывающих и разрыхляющих молекулярных орбиталях, вывести электронные конфигурации гомоядерных двухатомных молекул. Это позволит нам установить целый ряд свойств двухатомных молекул. Кроме того, мы, как и в случае атомов, сможем находить символы молекулярных термов. [c.222]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология