Homonucleaire Diatomaire moleculen
in atomen, zoals u weet, bevinden elektronen zich in orbitalen met verschillende energieniveaus zoals 1s, 2s, 3d, enz.Deze orbitalen vertegenwoordigen de kansverdeling voor het vinden van anelectron overal rond theatom. De moleculaire orbitale theorie stelt de notie voor dat elektronen inmoleculen ook onverschillige orbitalen bestaan die de kans geven om het elektron op particulaire punten rond het molecuul te vinden., Om de set orbitalen voor een molecuul te produceren, voegen we de valentieatomicwavefunctions voor de gebonden atomen in het molecuul bij elkaar. Dit is niet zo ingewikkeld als het klinkt. Laten we eens kijken naar de binding inhomonucleaire diatomicmoleculen–moleculen van de formule A2.
misschien is het eenvoudigste molecuul dat we ons kunnen voorstellen waterstof, H2.As we hebben besproken, om de moleculaire orbitalen voor waterstof te produceren, voegen we de valentie atomische wavefunctions toe om de moleculaire orbitalen voor waterstof te produceren. Elk waterstofatoom inH2 heeft alleen de 1s orbitaal, dus voegen we de twee 1swavefunctions toe., Zoals je geleerd hebt in je studie van atomaire structuur, kunnen atomaire golffuncties zowel plus-als minusfasen hebben-dit betekent dat de waarde van de golffunctie y ofwel positief of negatief is. Er zijn twee manieren om de golffuncties toe te voegen, ofwel in-fase (ofwel bothplus of beide minus) of out-of-fase (een plus en de andere minus).laat zien hoe atomaire golffuncties kunnen worden toegevoegd om molecularorbitals te produceren.
De in-fase overlapcombinatie (bovenste verzameling orbitalen in ) produceert een opbouw van elektronendichtheid tussen de twee kernen, wat resulteert in een lagere energie voor die orbitaal.De elektronen die het SH-Horbital bezetten, vertegenwoordigen het bonding-paar elektronen uit de Lewis-structuur van H2 en worden treffend een moleculaire orbitaal genoemd. De andere geproduceerde moleculaire orbitaal, s * H-H, toont een afname in elektronendensiteit tussen de kernen met een waarde van nul op het middelpunt tussen de kernen waar er een knooppuntvlak is., Aangezien de S * H-H orbitaal een afname van de binding tussen de tweekernen vertoont, wordt het een antibonding moleculaire orbitaal genoemd. Door de afname in elektronendensiteit tussen de kernen, is de antibonding orbitaal hoger in energie dan zowel de binding orbitaal en de waterstof 1s orbitalen. In het molecuul H2 bezetten geen elektronen de antibondende orbitaal.,
samen Te vatten deze bevindingen over de relatieve energie van de binding,antibonding, en atomicorbitals, wij kunnen het bouwen van een orbitale correlatie-diagram, shownin :
Merk op dat het montuur van de gescheiden atomen zijn geschreven op zijkant van het diagram als horizontallines op hoogte aanduiding van het relatieve energie. De elektronen in elk atomisch orbitaal worden vertegenwoordigd door pijlen., In het midden van het diagram worden de moleculaire orbitalen van het molecuul van belang geschreven. Gestippelde lijnen verbinden de ouder atomaire orbitalen met de daughtermoleculaire orbitalen. In het algemeen zijn moleculaire orbitalen met een binding lager in energie dan hun atomaire orbitalen.Ook antibonding orbitalen zijn hoger in energie dan elk van zijnsparante atomaire orbitalen. Omdat we moeten voldoen aan de wet van behoud van energie, moet de mate van stabilisering van de binding orbitale gelijk zijn aan de mate van destabilisatie van de antibondende orbitaal, zoals hierboven aangetoond.,
u vraagt zich misschien af of de Lewis-structuur en de moleculaire of bitterbehandeling van het waterstofmolecuul met elkaar overeenkomen. In feite doen ze dat. De Lewis-structuur forH2 is H-H, die een enkele binding voorspelt tussen elk waterstofatoom met twee elektronen in de binding.Het orbitale correlatiediagram voorspelt hetzelfde–twee elektronen vullen een enkele binding moleculaire orbitaal. Om de consistentie van de Lewisstructuren met de M. O. theorie verder aan te tonen,zullen we een definitie van bindingsorde formaliseren–het aantal bindingen tussen atomen in een molecuul.,De bindingsorde is het verschil in het aantal elektronenparen dat een antibonding en abonding moleculaire orbitaal bezetten. Omdat waterstof één elektron heeft in zijn bindings-orbitaal en één in zijn antibondings-orbitaal, voorspelt de moleculaire orbitale theorie dat H2 een binding heeft van één–hetzelfde resultaat dat is afgeleid van Lewis-structuren.