МЕТОД МОЛЕКУЛЯРНЫХ ОРБИТАЛЕЙ

Метод молекулярных орбиталей исходит из того, что каждую молекулярную орбиталь представляют в виде алгебраической суммы (линейной комбинации) атомных орбиталей. Например, в молекуле водорода в образовании МО могут участвовать только 1 s атомные орбитали двух атомов водорода, которые дают две МО, представляющие собой сумму и разность атомных орбиталей 1 s ₁ и 1 s ₂ – МО_± = C ₁1 s ₁ ± C ₂1 s ₂.

Рисунок 3.6

Поскольку ядра во взаимодействующих атомах водорода одинаковы, то и вклад атомных орбиталей будет одинаковым, что обеспечивается равенством коэффициентов, с которыми s -орбитали участвуют в линейной комбинации (C ₁ = C ₂ = C). Поскольку должно выполняться требование, что сумма квадратов коэффициентов при АО равна 1, то имеем 2 C ² = 1, откуда Опуская этот нормировочный множитель, запишем две молекулярные орбитали как сумму и разность АО атомов водорода:

Электронная плотность этих двух состояний пропорциональна |MO_±|². Поскольку в молекуле водорода взаимодействие возможно только по оси молекулы, то каждая из MO_± может быть переобозначена как σ^св = 1 s ₁ + 1 s ₂ и σ* = 1 s ₁ – 1 s ₂ и названа соответственно связывающей (σ^св) и разрыхляющей (σ*) молекулярными орбиталями

Переход двух электронов на МО σ^св способствует понижению энергии системы; этот энергетический выигрыш равен энергии связи между атомами в молекуле водорода H–H. Даже удаление одного электрона с МО (σ^св)² c образованием (σ^св)¹ в молекулярном ионе оставляет эту систему более устойчивой, чем отдельно существующие атом H и ион H⁺.

При большом расстоянии r ₁₂ их энергия будет мало отличаться от энергий АО 1 s ₁ и 1 s ₂. При некотором энергия σ^св достигнет минимума и будет соответствовать энергии связи E _св молекулы H–H. При дальнейшем сближении ядер энергии σ^св и σ* начинают повышаться, поскольку силы отталкивания начинают преобладать над силами притяжения. В молекуле ядра колеблются вблизи равновесного расстояния соответствующего минимуму энергии .

Согласно методу МО порядок (кратность) связи n определяется полуразностью числа связывающих N _св и разрыхляющих N _разэлектронов:

При нулевой кратности связи, как в случае He₂, молекула не образуется.