Заказ №38812

Рассматривается молекула N2 и молекулярные ионы N2 + и N2 – . Пользуясь методом МО, объяснить образование химической связи в молекуле и молекулярных ионах. Для молекулы изобразить энергетическую схему исходных АО и образующихся МО. Записать электронные формулы всех частиц и определить порядок связи в них. Какие частицы могут существовать, и какая из них является наиболее устойчивой.

Решение:

Метод МО исходит из предположения, что состояние электронов в молекуле может быть описано как совокупность молекулярных электронных орбиталей, каждой из которых соответствует определенный набор молекулярных квантовых чисел. Если атомные орбитали (АО) обозначаются s, p, d, f, то МО – молекулярные орбитали - σ, π, δ, φ. Если образование МО требует затраты энергии, то образующуюся МО называют разрыхляющей, если образование МО сопровождается выделением энергии - связывающей При перекрывании двух 2s-АО образуются две МО — связывающая s и антисвязывающая s* (рис. 1). Рис. 1 Перекрывание s-AOc образованием s-МО На рис. 2 показано перекрывание рх-АО, т.е. р-орбиталей, вытянутых вдоль оси х, которой мы назовем линию, соединяющую ядра атомов. Образуется связывающая x-МО и антисвязывающая x*-МО. Рис. 2. Перекрывание px-AO c образованием x-МО py-АО и pz-АО перекрываются по -типу (рис. 3), образуя по паре одинаковых по энергии, но взаимно перпендикулярно ориентированных в пространстве -МО. 1100 Рис. 3.Перекрывание py-AO c образованием связывающей ( y) и антисвязывающей ( y*) МО Таким образом, при перекрывании валентных атомных орбиталей атомов элементов 2- го периода с образованием двухатомной молекулы образуется восемь МО, из которых четыре являются связывающими и четыре – антисвязывающими, как показано на рис. 4. Рис. 4. Энергетическая диаграмма (схема) для двухатомной молекулы, образованной атомами элементов 2-го периода На рисунке отсутствуют 1s-АО и образованные ими s-МО. При перекрывании двух АО, занятых парами электронов, число электронов на связывающей и антисвязывающей МО одинаково. Иными словами, они не дают вклада в энергию связи. Поэтому на энергетических диаграммах молекул изображаются только валентные АО. На рис. 4 приведена общая схема для любых (гомо- и гетероядерных) двухатомных молекул, образованных атомами элементов 2-го периода. На рис. 4 показано последовательное заполнение молекулярных орбиталей электронами в гомоядерных молекулах, образованных атомами элементов 2-го периода.