egy diatomikus molekuláris orbitális diagramot használnak egy diatomikus molekula kötésének megértéséhez. A Mo-diagramok segítségével egy molekula mágneses tulajdonságait lehet levezetni, és az ionizációval hogyan változnak. Betekintést nyújtanak a molekula kötési sorrendjébe is, hány kötést osztanak meg a két atom között.
az elektronok energiáit tovább értjük, ha a Schrödinger-egyenletet egy molekulára alkalmazzuk., A kvantummechanika képes pontosan leírni az energiákat egyetlen elektron rendszerekre, de pontosan közelíthető több elektron rendszerekhez a Született-Oppenheimer közelítés segítségével, oly módon, hogy a magok helyhez kötöttek. Az LCAO-MO módszert a molekula állapotának további leírására használják.
a diatomi molekulák csak két atom közötti kötésből állnak. Két kategóriába sorolhatók: homonukleáris és heteronukleáris. A homonukleáris diatóm molekula ugyanazon elem két atomjából áll. Példák: H2, O2 és N2., A heteronuclear diatomic molecule is composed of two atoms of two different elements. Examples include CO, HCl, and NO.
DihydrogenEdit
H2 Molecular Orbital Diagram
MO diagram of dihydrogen
Bond breaking in MO diagram
The smallest molecule, hydrogen gas exists as dihydrogen (H-H) with a single covalent bond between two hydrogen atoms., Mivel minden hidrogénatomnak egyetlen 1S atomi pályája van az elektronjához, a kötés e két atomi pálya átfedésével alakul ki. Az ábrán a két atomi orbitál a bal oldalon, a jobb oldalon látható. A függőleges tengely mindig az orbitális energiákat képviseli. Minden atomi orbitális egyedül egy elektront ábrázoló felfelé vagy lefelé mutató nyíllal van elfoglalva.
A Mo-elmélet alkalmazása a dihidrogén esetében azt eredményezi, hogy mindkét elektron a kötési MO-ban van az 1σg2 elektronkonfigurációval. A dihidrogén kötési sorrendje (2-0)/2 = 1., A dihidrogén fotoelektron spektruma 16-18 eV (elektronvolt) közötti multiplexeket mutat.
a dihidrogén Mo diagram segít megmagyarázni, hogyan szakad meg a kötés. Amikor energiát alkalmazunk a dihidrogénre, molekuláris elektronikus átmenet történik, amikor egy elektron a kötési MO-ban elősegíti az antibonding MO-t. Az eredmény az, hogy az energiában már nincs nettó nyereség.
a két 1s atomi pálya szuperpozíciója a σ És σ* molekuláris pályák kialakulásához vezet. A fázis két atomi pályája nagyobb elektronsűrűséget hoz létre, ami a σ orbitálishoz vezet., Ha a két 1s pálya nem fázisban van,akkor a köztük lévő csomópont energiaugrást okoz, a σ * orbitális. A diagramból levonhatjuk a kötési sorrendet, hány kötés alakul ki a két atom között. Ehhez a molekulához egyenlő egy. A kötés sorrendje betekintést nyújthat arra is, hogy a kötés milyen közel vagy nyújtva vált, ha egy molekula ionizálódik.
Dihelium and diberylliumEdit
Dihelium (He-He) egy hipotetikus molekula, és a Mo-elmélet segít megmagyarázni, hogy a dihelium miért nem létezik a természetben., A dihélium Mo-diagramja nagyon hasonlít a dihidrogénhez, de minden Héliumnak két elektronja van az 1s atomi pályájában, nem pedig egy hidrogénnel, tehát most négy elektron van az újonnan kialakult molekuláris pályákon.
MO ábra dihelium
Az egyetlen módja az, hogy ez által megszálló mind a kötés, valamint antibonding elektronpályák két elektronok, ami csökkenti a kötvény érdekében ((2-2)/2) nullára, majd törli a nettó energia stabilizáció., Azonban egy elektron dihéliumból történő eltávolításával a stabil gázfázisú he +
2 ion 1/2 kötési sorrendben alakul ki.
egy másik molekula, amely ezen elv alapján kizárt, a diberillium. A berillium elektronkonfigurációja 1s22s2, tehát ismét két elektron van a valenciaszinten. A 2s azonban keverhető a diberyllium 2P pályáival, míg a hidrogén vagy a hélium valenciaszintjében nincsenek p pályák., Ez a keverés teszi az antibonding 1σu orbitális kissé kevésbé antibonding, mint a kötés 1σg orbitális kötés, nettó hatással, hogy az egész konfiguráció enyhe kötési jellegű. Ezért létezik a diberillium molekula (és ezt a gázfázisban is megfigyelték). Ennek ellenére még mindig alacsony disszociációs energiája van, mindössze 59 kJ·mol−1.
DilithiumEdit
Mo elmélet helyesen jósolja, hogy a dilithium egy stabil molekula kötési sorrendben 1 (konfiguráció 1σg21σu22σg2). Az 1s MOs teljesen kitöltött, és nem vesz részt a kötésben.,
MO ábra dilithium
Dilithium gáz fázisú molekula egy sokkal alacsonyabb kötés erőssége, mint-dihidrogén -, mert a 2-es elektronok további eltávolították a sejtmagot. Egy részletesebb elemzésben, amely az összes többi elektron miatt figyelembe veszi az egyes orbitális környezetét, mind az 1σ orbitális energiája nagyobb, mint az 1s ao, mind a megszállt 2σ energiája magasabb, mint a 2s ao (lásd az 1. táblázatot).,
DiboronEdit
a diboron Mo diagramja (B-B, elektronkonfiguráció 1σg21σu22σg22σu21πu2) megköveteli egy atomi orbitális átfedési modell bevezetését a P pályákhoz. A három súlyzó alakú p-pálya egyenlő energiával rendelkezik, kölcsönösen merőlegesen (vagy ortogonálisan) orientálva. A z-irányban (pz) orientált p-orbitálok átfedhetik egymást a kötés (szimmetrikus) σ orbitális és az antibondozás σ* molekuláris orbitális pályáján., A szigma 1S MO-kkal ellentétben a σ 2P-nek a magok mindkét oldalán van valamilyen nem kötődő elektronsűrűsége, a σ * 2p-nek pedig van némi elektronsűrűsége a magok között.
a másik két p-pálya, a py és a px átfedheti egymást. A kapott kötési orbitális elektronsűrűsége két lebeny formájában van a molekula síkja felett vagy alatt. Az orbitális egység nem szimmetrikus a molekuláris tengely körül, ezért pi orbitális. Az antibonding pi orbitális (szintén aszimmetrikus) négy lebeny van, amelyek távol vannak a magoktól., Mind a py, mind a px pályák egy pár pi orbitált alkotnak, amelyek energiában egyenlőek (degenerálódnak), és magasabb vagy alacsonyabb energiákkal rendelkezhetnek, mint a sigma orbitálisé.
diboronban az 1s és 2s elektronok nem vesznek részt a kötésben, de a 2p pályákon az egyes elektronok a 2npy-t és a 2npx MO-kat foglalják el, ami az 1. kötési sorrendet eredményezi. Mivel az elektronok egyenlő energiával rendelkeznek (degeneráltak), a diboron egy diradikális, és mivel a pörgetések párhuzamosak, a molekula paramágneses.,
Mo diboron
egyes diborinokban a bóratomok gerjesztődnek, a kötés sorrendje 3.
DicarbonEdit
mint diboron, dicarbon (C-C elektron konfiguráció:1σg21σu22σg22σu21πu4) egy reaktív gázfázisú molekula. A molekulát úgy lehet leírni, hogy két pi kötéssel rendelkezik, de sigma kötés nélkül.,
DinitrogenEdit
N2 Molecular Orbital Diagram
nitrogénnel látjuk a két molekuláris orbitális keveredést és az energia repulziót. Ez az érvelés az átrendeződés egy ismerős diagram. Figyeljük meg, hogy a σ a 2p viselkedik több nem kötés, mint a keverés miatt, ugyanaz a 2s σ. Ez a 2p σ* orbitális energia nagy ugrását is okozza. A diatomikus nitrogén kötési sorrendje három, diamágneses molekula.,
a dinitrogén kötési sorrendje (1σg21σu22σg22σu21πu43σg2) három, mivel a 3σ MO-ban két elektron is hozzáadódik. A Mo diagram korrelál a nitrogén kísérleti fotoelektron spektrumával. Az 1σ elektronok 410 eV (széles), a 2σg elektronok 37 eV (széles), a 2σu elektronok 19 eV (doublet), az 1nu4 elektronok 17 eV (multiplets), végül a 3σg2 15,5 eV (sharp) csúcshoz illeszthetők.,
DioxygenEdit
O2 Molecular Orbital Diagram
az oxigénnek hasonló a beállítása a H2-hez, de most a 2s és a 2p orbitálokat vesszük figyelembe. Létrehozásakor a molekuláris elektronpályák a p elektronpályák, észre a három atom elektronpályák három részre szakadt molekuláris elektronpályák, egyszeresen degenerált σ pedig kétszeresen degenerált π orbitális. Egy másik tulajdonság, amelyet a molekuláris orbitális diagramok vizsgálatával megfigyelhetünk, a diamágneses vagy paramágneses mágneses tulajdonság., Ha az összes elektron párosul, akkor enyhe repulzió van, és diamágneses besorolású. Ha páratlan elektronok vannak jelen, vonzza a mágneses mezőt, ezért paramágneses. Az oxigén egy paramágneses diatómia példája. Vegye figyelembe a két Atomikus oxigén kötési sorrendjét is.
a dioxigén MO kezelése különbözik az előző diatomikus molekulákétól, mivel a pσ MO energiája alacsonyabb, mint a 2π orbitálé. Ez a 2s MO és a 2PZ MO közötti kölcsönhatásnak tulajdonítható., Elosztása 8 elektronok több mint 6 molekuláris pályák elhagyja a végső két elektron, mint egy degenerált pár a 2pn * antibonding pályák, így a kötés sorrendben 2. A diboronhoz hasonlóan ez a két párosítatlan elektron ugyanolyan centrifugálással rendelkezik a földi állapotban, ami paramágneses diradikális triplett oxigén. Az első gerjesztett állapotban mindkét HOMO elektron párosul egy orbitális ellentétes forog, és az úgynevezett singlet oxigén.,
MO ábra dioxygen triplett földre állami
A bond sorrendben csökken a kötvény hossza növeli a sorrend O+
2 (112.2 pm), O
2 (121 pm), O−
2 (128 óra), O2−
2 (149 pm).
Difluorin és dineonEdit
Mo difluorin
a difluorinban két további elektron foglalja el a 2PN* – t 1-es kötési sorrendben., A dineon Ne
2-ben (a dihéliumhoz hasonlóan) a kötő elektronok száma megegyezik az antibondoló elektronok számával, és ez a molekula nem létezik.