Химическая связь. Метод МО

 

При описании химической связи методом молекуляр­ных орбиталей (МО) исходят из того, что все электроны свя­занных атомов участвуют в образовании химической связи и в соединении находятся на так называемых молекулярных орбиталях. В многоатомных молекулах одна молекулярная орбиталь, содержащая обычно два электрона, может охватывать все ядра молекулы. Элект­ронная пара, находящаяся на такой молекулярной орбитали, называется делокализованной в отличие от лока­лизованных пар, связывающих только два ядра.

Число молекулярных орбиталей равно сумме атомных. Различают три группы молекулярных орбиталей: связывающие, разрыхляющие и несвязывающие. Электроны, находящиеся на связывающих молекуляр­ных орбиталях, имеют энергию меньшую, чем на атом­ных, т.е. связывают ядра атомов. Электроны, находя­щиеся на разрыхляющих молекулярных орбиталях, име­ют энергию большую, чем на атомных, и, следовательно, ослабляют связь между атомами. Энергия электронов на несвязывающих молекулярных орбиталях практически равна их энергии на исходных атомных, поэтому такие электроны не влияют на прочность связи. Взаимное расположение связывающих и разрыхляющих молеку­лярных орбиталей на энергетических диаграммах для соединений элементов 2-го периода приведены на схеме.

Исходя из распределения электронов по молекулярным орбиталям, определяют такие характеристики химичес­кой связи, как кратность и магнитные свойства. Крат­ность связи рассчитывается как полуразность чисел электронов на связывающих и разрыхляющих орбита­лях. По магнитным свойствам соединения делят на пара­магнитные и диамагнитные. Парамагнитные соединения имеют неспаренные электроны, в диамагнитных соедине­ниях все электроны спарены. Анализируя энергетичес­кие диаграммы, можно сопоставить энергии и длины связей, а также потенциалы ионизации не сильно разли­чающихся по электронному строению соединений.

 

Задачи:

1.Составьте энергетические схемы образования следующих частиц: Н₂, Н₂^-, Н₂⁺, Не₂, Не₂⁺, ННе. Определите возможность существования каждой частицы. Напишите электронную формулу молекулы.

2.Составьте энергетические схемы образования двухатомных молекул простых веществ элементов II периода.

3. Какая из молекул – В₂ или С₂ характеризуется более высокой энергией диссоциации на атомы? Сопоставьте магнитные свойства этих молекул.

4. Как распределяются электроны по МО в молекуле CN и в молекулярном ионе СN^-, образующемся по схеме: С^- + N → CN^-. В какой из этих частиц длина связи наименьшая?

5. Как изменяются длина связи, энергия диссоциации и магнитные свойства в ряду: О₂^2-- О₂^-- О₂ - О₂⁺?

6. Как изменяются длина связи, энергия диссоциации и магнитные свойства в ряду: NО^- - NО - NО⁺?

7. Составьте энергетическую диаграмму молекулы LiH. Какие орбитали в ней являются связывающие, а какие – несвязывающие?

 

Задачи для самостоятельного решения:

1. Почему не существует устойчивых молекул Be₂ и Ne₂?

2. Рассмотрите с позиции метода МО возможность образования молекул В₂, F₂, BF. Какая из этих молекул более устойчивая?

3. Опишите с позиции метода МО электронное строение молекул СО и NО.

4. Как изменяются длина связи, энергия диссоциации и магнитные свойства в ряду: CО^- - CО - CО⁺?

Занятие №11.