🗊Презентация Химическая связь. Метод молекулярных орбиталей

Метод молекулярных орбиталей

Метод молекулярных орбиталей (МО) наиболее нагляден в его графической модели линейной комбинации атомных орбиталей (ЛКАО). Метод МО ЛКАО основан на следующих правилах. При сближении атомов до расстояний химических связей из атомных орбиталей (АО) образуются молекулярные. Число полученных молекулярных орбиталей равно числу исходных атомных.

Перекрываются атомные орбитали, близкие по энергии. В результате перекрывания двух атомных орбиталей образуются две молекулярные. Одна из них имеет меньшую энергию по сравнению с исходными атомными и называется связывающей, а вторая молекулярная орбиталь обладает большей энергией, чем исходные атомные орбитали, и называется разрыхляющей. Перекрываются атомные орбитали, близкие по энергии. В результате перекрывания двух атомных орбиталей образуются две молекулярные. Одна из них имеет меньшую энергию по сравнению с исходными атомными и называется связывающей, а вторая молекулярная орбиталь обладает большей энергией, чем исходные атомные орбитали, и называется разрыхляющей. При перекрывании атомных орбиталей возможно образование и σ-связи (перекрывание по оси химической связи), и π-связи (перекрывание по обе стороны от оси химической связи).

Молекулярная орбиталь, не участвующая в образовании химической связи, носит название несвязывающей. Ее энергия равна энергии исходной АО. Молекулярная орбиталь, не участвующая в образовании химической связи, носит название несвязывающей. Ее энергия равна энергии исходной АО. На одной молекулярной орбитали (как, впрочем, и атомной) возможно нахождение не более двух электронов. Электроны занимают молекулярную орбиталь с наименьшей энергией (принцип наименьшей энергии). Заполнение вырожденных (с одинаковой энергией) орбиталей происходит последовательно по одному электрону на каждую из них.

Применим метод МО ЛКАО и разберем строение молекулы водорода. Изобразим на двух параллельных диаграммах энергетические уровни атомных орбиталей исходных атомов водорода. Энергетическая диаграмма несвязанных атомов водорода

Далее мысленно перекроем две атомные орбитали, образовав две молекулярные, одна из которых (связывающая) обладает меньшей энергией (расположена ниже), а вторая (разрыхляющая) – большей энергией (расположена выше). Диаграмма уровней энергии АО атомов H и МО молекулы H2

Метод МО ЛКАО позволяет наглядно объяснить образование ионов Н2+ и Н2-, что вызывает трудности в методе валентных связей. На σ-связывающую молекулярную орбиталь катиона переходит один электрон атома H с выигрышем энергии. Энергетическая диаграмма образования катиона молекулы H2 по методу МО ЛКАО

В анионе Н2- на двух молекулярных орбиталях необходимо разместить уже три электрона Энергетическая диаграмма образования аниона молекулы H2 по методу МО ЛКАО

Известно, что щелочные металлы в газообразном состоянии существуют в виде двухатомных молекул. Попробуем убедиться в возможности существования двухатомной молекулы Li2, используя метод МО ЛКАО. Энергетическая диаграмма образования двухатомной молекулы Li2 по методу МО ЛКАО

Используя метод МО ЛКАО, рассмотрим возможность образования молекулы He2 . Энергетическая диаграмма, иллюстрирующая с помощью метода МО ЛКАО невозможность образования химической связи между атомами He

Методом МО ЛКАО легко продемонстрировать парамагнитные свойства молекулы кислорода. С тем чтобы не загромождать рисунок, не будем рассматривать перекрывание 1s-орбиталей атомов кислорода первого (внутреннего) электронного слоя. Учтем, что p-орбитали второго (внешнего) электронного слоя могут перекрываться двумя способами. Одна из них перекроется с аналогичной с образованием σ-связи. Две других p-АО перекроются по обе стороны от оси x с образованием двух π-связей.

Энергетическая диаграмма, Энергетическая диаграмма, иллюстрирующая с помощью метода МО ЛКАО парамагнитные свойства молекулы O2

Среди двухатомных молекул одной из наиболее прочных является молекула CO. Метод МО ЛКАО легко позволяет объяснить этот факт.

Метод МО ЛКАО можно использовать не только для двухатомных молекул, но и для многоатомных. Разберем в качестве примера в рамках данного метода строение молекулы аммиака.

1. Какие виды связей можно отнести к химическим? 2. Какие два основных подхода к рассмотрению химической связи вам известны? В чем состоит их отличие? 3. Дайте определение валентности и степени окисления. 4. В чем состоят отличия простой ковалентной, донорно-акцепторной, металлической, ионной связей?