Usuldan foydalanganda molekulyar orbitallar valentlik bog'lanish usulidan farqli o'laroq, har bir elektron barcha yadrolar maydonida ekanligi ko'rib chiqiladi. Bunday holda, bog'lanish bir juft elektron tomonidan hosil bo'lishi shart emas. Masalan, H 2 + ioni ikkita proton va bitta elektrondan iborat. Ikki proton o'rtasida itaruvchi kuchlar (30-rasm), protonlarning har biri va elektron o'rtasida - tortishish kuchlari mavjud. Kimyoviy zarracha protonlarning o'zaro itarilishi ularning elektronga tortilishi bilan kompensatsiyalangan taqdirdagina hosil bo'ladi. Agar elektron yadrolar orasida - bog'lanish hududida joylashgan bo'lsa, bu mumkin (31-rasm). Aks holda, itaruvchi kuchlar tortishish kuchlari bilan qoplanmaydi - ular elektronning antibog'lanish yoki bo'shashish hududida ekanligini aytishadi.

Ikki markazli molekulyar orbitallar

Molekulyar orbital usuli molekuladagi elektron zichligi taqsimotini tavsiflash uchun molekulyar orbital g'oyasidan foydalanadi (atom uchun atom orbitaliga o'xshash). Molekulyar orbitallar molekula yoki boshqa ko'p atomli kimyoviy zarrachadagi elektronning to'lqin funktsiyalari. Har bir molekulyar orbital (MO), atom orbitali (AO) kabi bir yoki ikkita elektron bilan band bo'lishi mumkin. Bog'lanish hududida elektronning holati bog'lovchi molekulyar orbital bilan, bo'shashuvchi mintaqada - bo'shashuvchi molekulyar orbital bilan tavsiflanadi. Elektronlarning molekulyar orbitallarda taqsimlanishi izolyatsiya qilingan atomdagi atom orbitallarida elektronlarning taqsimlanishi bilan bir xil qoidalarga amal qiladi. Molekulyar orbitallar atom orbitallarining ma'lum birikmalaridan hosil bo'ladi. Ularning soni, energiyasi va shakli molekulani tashkil etuvchi atomlarning orbitallarining soni, energiyasi va shaklidan olinishi mumkin.

Umumiy holda, ikki atomli molekuladagi molekulyar orbitallarga mos keladigan to'lqin funktsiyalari atom orbitallarining to'lqin funktsiyalarining yig'indisi va farqi sifatida ifodalanadi, bu hosil bo'lishdagi har bir atomning atom orbitallarining ulushini hisobga oladigan ba'zi doimiy koeffitsientlarga ko'paytiriladi. molekulyar orbitallar (ular atomlarning elektron manfiyligiga bog'liq):

ph(AB) = s 1 ps(A) ± s 2 ps(B)

Bir elektronli to'lqin funksiyasini hisoblashning bunday usuli "atom orbitallarining chiziqli birikmasining yaqinlashuvidagi molekulyar orbitallar" (MO LCAO) deb ataladi.

Demak, ikkitadan H 2 + ioni yoki H 2 vodorod molekulasi hosil bo'lganda s-vodorod atomlarining orbitallari ikkita molekulyar orbital hosil qiladi. Ulardan biri bog'lovchi (u s st bilan belgilanadi), ikkinchisi bo'shashtiruvchi (s *).

Bog'lovchi orbitallarning energiyalari ularni hosil qilish uchun ishlatiladigan atom orbitallarining energiyalaridan pastroqdir. Bog'lovchi molekulyar orbitallarni to'ldiruvchi elektronlar asosan bog'langan atomlar orasidagi bo'shliqda joylashgan, ya'ni. bog'lovchi deb ataladigan hududda. Antibog'lanish orbitallarining energiyalari boshlang'ich atom orbitallarining energiyalaridan yuqori. Molekulyar orbitallarni elektronlar bilan bo'shatish populyatsiyasi bog'lanishning zaiflashishiga yordam beradi: uning energiyasining pasayishi va molekuladagi atomlar orasidagi masofaning oshishi. Har ikkala bog'langan atomlar uchun umumiy bo'lib qolgan vodorod molekulasining elektronlari bog'lovchi orbitalni egallaydi.

Kombinatsiya R-orbitallar ikki xil molekulyar orbitallarga olib keladi. Ikkisidan R-bog'lanish chizig'i bo'ylab yo'naltirilgan o'zaro ta'sir qiluvchi atomlarning orbitallari, bog'lovchi s St - va bo'shashuvchi s*-orbitallar hosil bo'ladi. Kombinatsiyalar R-bog'lanish chiziqlariga perpendikulyar bo'lgan orbitallar ikkita bog'lovchi p- va ikkita bo'shashuvchi p*-orbitallarni beradi. Molekulyar orbitallarni elektronlar bilan to'ldirishda, ajratilgan atomlarda atom orbitallarini to'ldirishda bo'lgani kabi, bir xil qoidalardan foydalanib, ikki atomli molekulalarning elektron tuzilishini aniqlash mumkin, masalan, O 2 va N 2 (35-rasm).

Elektronlarning molekulyar orbitallarda taqsimlanishidan bog'lanish tartibini (ō) hisoblash mumkin. Bog'lovchi orbitallarda joylashgan elektronlar sonidan antibog'lanish orbitallarida joylashgan elektronlar sonini ayirib, natija 2 ga bo'linadi. n(asoslangan n ulanishlar):

ō = / 2 n

Energiya diagrammasidan H 2 molekulasi uchun ō = 1 ekanligini ko'rish mumkin.

Molekulyar orbital usul O 2 (ikki aloqa) va N 2 (uchlik bog') molekulalari uchun valentlik bog'lanish usuli bilan bir xil kimyoviy bog'lanish tartibi qiymatlarini beradi. Shu bilan birga, u havola tartibining tamsayı bo'lmagan qiymatlariga ruxsat beradi. Bu, masalan, bir elektron (H 2 + ionida) ikki markazli bog'lanish hosil bo'lganda kuzatiladi. Bunday holda, ō = 0,5. Bog'lanish tartibining kattaligi uning kuchiga bevosita ta'sir qiladi. Bog'lanish tartibi qanchalik baland bo'lsa, bog'lanish energiyasi shunchalik katta bo'ladi va uning uzunligi qisqaradi:

Bog'lanish tartibi, energiyasi va uzunligidagi o'zgarishlar qonuniyatlarini kislorodning molekulasi va molekulyar ionlari misollarida ko'rish mumkin.

Ikki xil atom orbitallarining molekula hosil bo'lishi bilan birikmasi, agar ularning energiyalari yaqin bo'lsa, energiya diagrammasida yuqori elektron manfiy atomning atom orbitallari doimo pastroq joylashgan bo'lsa mumkin.

Masalan, ftor vodorod molekulasining hosil bo'lishida birikma 1 s-vodorod atomining AO va 1 s-AO yoki 2 s-Ftor atomining AO, chunki ular energiya jihatidan katta farq qiladi. Energiya jihatidan eng yaqin 1 s-vodorod atomining AO va 2 p-ftor atomining AO. Bu orbitallarning birikmasi ikkita molekulyar orbitalning paydo bo'lishiga olib keladi: bog'lovchi sb va bo'shashuvchi s*.

Qolgan 2 R-ftor atomining orbitallarini 1 bilan birlashtirib bo'lmaydi s-vodorod atomining AO, chunki ular yadrolararo o'qga nisbatan turli xil simmetriyaga ega. Ular dastlabki 2 bilan bir xil energiyaga ega bo'lgan bog'lanmagan p 0 -MO'larni hosil qiladi R-ftor atomining orbitallari.

LCAOda ishtirok etmaslik s-ftor atomining orbitallari bog'lanmaydigan s 0 -MO hosil qiladi. Bog'lanmagan orbitallarning elektronlar tomonidan to'planishi molekulada bog'lanish hosil bo'lishiga yordam bermaydi yoki oldini olmaydi. Bog'lanish tartibini hisoblashda ularning hissasi hisobga olinmaydi.

Ko'p markazli molekulyar orbitallar

Ko'p markazli molekulalarda molekulyar orbitallar ko'p markazli bo'ladi, chunki ular bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etadigan barcha atomlar orbitallarining chiziqli birikmasidir. Umumiy holda, molekulyar orbitallar lokalizatsiya qilinmaydi, ya'ni har bir orbitalga mos keladigan elektron zichligi molekulaning butun hajmi bo'ylab ko'proq yoki kamroq teng taqsimlanadi. Biroq, matematik transformatsiyalar yordamida alohida ikki yoki uch markazli bog'larga yoki yolg'iz elektronlarga mos keladigan ma'lum bir shakldagi lokalizatsiyalangan molekulyar orbitallarni olish mumkin.

Uch markazli bog'lanishning eng oddiy misoli H 3 + molekulyar ionidir. Uchtasidan s-vodorod atomlarining orbitallari, uchta molekulyar orbital hosil bo'ladi: bog'lovchi, bog'lanmaydigan va bo'shashuvchi. Bir juft elektron bog'lovchi orbitalni to'ldiradi. Olingan bog'lanish ikki elektronli uch markazli bog'dir; obligatsiyalar tartibi 0,5 ga teng.

Juftlanmagan elektronlarni o'z ichiga olgan kimyoviy zarralar paramagnit xususiyatlarga ega (barcha elektronlar juftlashgan kimyoviy zarralarning diamagnit xususiyatlaridan farqli o'laroq). Paramagnetlar toq elektronli kimyoviy zarrachalardan tashkil topgan barcha moddalardir, masalan, NO. Molekulyar orbitallar usuli paramagnitlarni juft sonli elektronli kimyoviy zarrachalardan tashkil topgan moddalar orasidan aniqlash imkonini beradi, masalan, molekulasida ikkita juftlashtirilmagan elektron ikkita bo'shashuvchi p * orbitalda joylashgan.

Tashqi orbitallarda juftlanmagan elektronlar bo'lgan kimyoviy turlar erkin radikallar deyiladi. Ular paramagnit va yuqori reaktivdir. Masalan, mahalliylashtirilgan juftlashtirilmagan elektronlarga ega noorganik radikallar . H, . NH 2 odatda qisqa umr ko'radi. Ular fotoliz, radioliz, piroliz, elektroliz jarayonida hosil bo'ladi. Ularni barqarorlashtirish uchun past haroratlar qo'llaniladi. Qisqa muddatli radikallar ko'p reaktsiyalarda oraliq turlardir.

1-rasm. H.dagi elektron zichligining kontur diagrammasi 2 +

Ma'ruza No 4. Molekulyar orbital usul haqida tushuncha. Ikkilik gomonukulyar molekulalar uchun molekulyar orbitallarning energiya diagrammalari. s - va p- molekulyar orbitallar. Dia- va paramagnit molekulalar. Ion aloqasi.

Molekulyar o'zaro ta'sirlar. Vodorod aloqasi.

Valentlik bog'lanish usuli ko'plab molekulalarning shakllanishi va tuzilishini juda aniq tushuntiradi, lekin u ko'p faktlarni tushuntirib bera olmaydi, masalan, molekulyar ionlar (H2 +, He2+) yoki radikallar (CH3, NH2), molekulalarning paramagnetizmi. molekulyar orbital usul (MMO) doirasida tushuntirilgan elektronlarning juft soni (O2, NO).

Molekulyar orbital usul

Mulliken va Hund tomonidan ishlab chiqilgan molekulyar orbital usul molekuladagi har bir elektron molekulani tashkil etuvchi atomlarning barcha yadrolari va elektronlari maydonida bo‘ladi, degan farazga asoslanadi va uning holati to‘lqin funksiyasi r bilan tavsiflanadi. , molekulyar orbital deb ataladi. Har bir MO molekulada ma'lum bir energiya elektronlarining eng ko'p bo'lishi mumkin bo'lgan hududini tavsiflovchi to'lqin funktsiyasiga mos keladi. Atom s-, p-, d-, f-orbitallar molekulyar s-, p-, d-, … orbitallarga toʻgʻri keladi, ular Pauli prinsipi, Xund qoidasi, eng kam energiya tamoyiliga muvofiq toʻldiriladi.

eng ko'p oddiy tarzda molekulyar orbital (MO) hosil bo'lishidir

atom orbitallarining chiziqli birikmasi (AO) (LCAO-MO usuli).

Agar ikkita sohada bo'lsa atom yadrolari A va B bitta elektronga ega, keyin u bitta yadroda yoki boshqasida bo'lishi mumkin va uning holati atom orbitallarining chiziqli birikmasidan hosil bo'lgan ikkita molekulyar orbital r va r * bilan tavsiflanishi mumkin:

r = r A + r B va r * = r A - r B

Molekulyar orbital, agar u yadrolar orasidagi mintaqadagi elektron zichligining ortishiga va shu orqali ularning tortishish kuchayishiga mos kelsa, bog'lanish r deb ataladi va bo'shashishi r * yadrolar orasidagi elektron zichligi yadrolar orasida kamayib, yadrolar orqasida oshsa. , bu yadrolarning itarilish kuchayishiga teng. Bog'lanish MO ning energiyasi dastlabki AO energiyasidan past, bo'shashuvchi MO ning energiyasi dastlabki atom orbitalining energiyasidan yuqori.

Shaklda. 1 bog'lanishning elektron zichligi kontur diagrammalarini ko'rsatadi r

(a) va H2 + zarrachasidagi r * (b) molekulyar orbitallarning bo'shashishi.

MVSda bo'lgani kabi molekulyar orbitallarning bog'lanish chizig'iga nisbatan simmetriyasi bog'lanish chizig'iga perpendikulyar yo'nalishda s - MO, - p - MO hosil bo'lishiga olib keladi.

d-orbitallar ustma-ust tushsa, d-

Shaklda. 2-rasmda turli atom orbitallari birikmasi bilan s - bog'lanish va s - bo'shashtiruvchi MO larning hosil bo'lishi ko'rsatilgan; 3 mos ravishda p -MO va p* - MO.

s-orbitallarning ustma-ust tushishi ikkita molekulyar orbitalning hosil boʻlishiga olib keladi: s-bogʻlanish va s*s-boʻshashish.

P-orbitallarning bir-birining ustiga chiqishi turli simmetriyadagi oltita molekulyar orbital hosil bo‘lishiga olib keladi. Aloqa chizig'i bo'ylab yo'naltirilgan o'zaro ta'sir qiluvchi atomlarning ikkita p-orbitalidan, masalan, X o'qi, bog'lovchi s p z - va bo'shashtiruvchi s * p z - orbitallar, Z va Y o'qlari bo'ylab - pr z - va p y - orbitallar hosil bo'ladi. - bog'lash va p * r z - va p* p y - bo'shashtirish MO.

Elektronli MO populyatsiyasi Pauli printsipiga, eng kam energiya printsipiga va Xund qoidasiga muvofiq sodir bo'ladi.

Guruch. 2. s - bog'lovchi va s - bo'shashuvchi molekulyar orbitallarning hosil bo'lishi

Bir xil turdagi orbitallar uchun orbitallarning ustma-ust tushadigan hududining o'lchami s > p > d qatorida kamayib borishi sababli, keyin AO dan MO hosil bo'lishida energiya sathining bo'linishi bir xil tartibda kamayadi (1-rasm). 4), bu molekulalarda sr - va p - MO ni to'ldirish tartibining o'zgarishiga olib keladi.

juftlanmagan elektronlar bir xil aylanishlar bilan, masalan, B, C, N va ularning elektron analoglari, MOni to'ldirish ketma-ketligi quyidagicha:

s(1s)< σ* (1s) < σ(2s) < σ* (2s) < π (2pz )= π (2py ) < σ(2px ) < π* (2pz )= π* (2py ) < σ* (2px )....

Guruch. 3. p - bog'lovchi va p - bo'shashuvchi molekulyar orbitallarning hosil bo'lishi

Guruch. 4. s > p > d qatordagi energiya sathlarining bo‘linish darajasini pasaytirish.

Ikkinchi va keyingi davrlarning gomonukulyar diatomik molekulalari uchun, ularda p - atomlarning pastki darajalari to'ldiriladi. juftlashgan elektronlar antiparallel spinlar bilan, masalan (O - Ne) va ularning elektron analoglari, MOni to'ldirish ketma-ketligi biroz o'zgaradi:

s(1s)< σ* (1s) < σ(2s) < σ* (2s) < σ(2px ) < π (2pz )= π (2py ) < π* (2pz )= π* (2py ) < σ* (2px )....

Molekulaning elektron konfiguratsiyasi energiya diagrammasi yoki elektron formula sifatida ifodalanishi mumkin.

Shaklda. 5 vodorod molekulasi H2 uchun molekulyar orbitallarning energiya diagrammasi ko'rsatilgan, elektron formula u quyidagicha yoziladi: [s(1s)]2 yoki (s 1s )2 .

Guruch. 5. H 2 molekulasining energiya diagrammasi

Bog'lovchi molekulyar orbital s 1s to'ldirilishi yadrolar orasidagi elektron zichligi oshishiga olib keladi va H2 molekulasi mavjudligini aniqlaydi.

MO usuli H2+ molekulyar vodorod ionining mavjudligi va He2 molekulasining boʻlishi mumkin emasligini asoslaydi, chunki ikkinchi holatda bogʻlanish va boʻshashuvchi s 1s orbitallarini ikkita elektron bilan toʻldirish . ajratilgan atomlar energiyasining o'zgarishi: [(s 1s )2 (s * 1s )2 ] (6-rasm). Shuning uchun He2 molekulasi mavjud emas.

Guruch. 6. He2 molekulasining mavjudligining mumkin emasligini tasdiqlovchi energiya diagrammasi

Shaklda. 7-rasmda A2 tipidagi ikki atomli gomonukulyar molekulalar uchun ikkinchi energetik darajadagi s- va p-orbitallarning bir-birining ustiga chiqishi natijasida hosil boʻlgan molekulyar orbitallarning energiya diagrammasi koʻrsatilgan.

O'qlar atomlar hosil qilgan molekulalarning MO ni egallash tartibining o'zgarishini ko'rsatadi, bunda 2p pastki darajasi juftlashtirilmagan elektronlar (B2, C2, N2) bilan to'ldirilgan bo'lib, ular uchun p st (2py ) va p st ( 2pz ) sst (2px ) va juftlashgan elektronlar (O2 , F2 , Ne2 ) ostida joylashgan boʻlib, ular uchun bogʻlanish p st (2py ) va p st (2pz ) sst (2px ) dan yuqorida joylashgan.

Guruch. 7-rasm. 2-davrdagi gomonukulyar molekulalar uchun MO energiya diagrammasi (strelkalar s- va p-MO bog'lanishning to'ldirish tartibining o'zgarishini ko'rsatadi)

MMOda kontseptsiya qo'llaniladi - bog'lanish tartibi, bu bog'lanishdagi elektronlar soni va bo'shashuvchi MO dagi elektronlar soni o'rtasidagi farq sifatida belgilanadi, bog'lanishni tashkil etuvchi atomlar soniga bo'linadi.

					N - N*
	Ikki atomli molekulalar uchun n bog'lanish tartibi: n =						Bu erda N - raqam
	MO’larni bog’lashdagi elektronlar, N* — MO’larni bo’shatishdagi elektronlar soni.
	H2 molekulasi uchun bog'lanish tartibi mos ravishda:					2− 0		1 , He2 uchun
		2− 2		Bu diatomik mavjudligining mumkin emasligini tasdiqlaydi

molekulalar. Ma'lumki, inert gazlar monotomik molekulalar shaklida mavjud. Molekulyar orbitallarni elektronlar bilan to'ldirish uchun bir xil qoidalardan foydalanish

Izolyatsiya qilingan atomlarda atom orbitallarini to'ldirishda (Pauli printsipi, minimal energiya printsipi va Xund qoidasi)), diatomik molekulalarning elektron tuzilishini aniqlash mumkin, masalan, N2 va O2.

Keling, asosiy holatdagi atomlarning elektron konfiguratsiyasini yozamiz:

			yoki .
			yoki .
N2 va O2 molekulalarining elektron konfiguratsiyasini quyidagicha yozish mumkin
		N + N → N2

O2 : O+O → O2

Shaklda. 8 kislorod molekulasining hosil bo'lishining energiya diagrammasini ko'rsatadi.

8-rasm. Kislorod molekulasining energiya diagrammasi

O2 molekulasida parallel spinli ikkita elektron ikkitaga tugadi

degeneratsiya (bir xil energiya bilan) * -molekulyar orbitallarni yumshatish. Mavjudligi juftlanmagan elektronlar kislorod molekulasining paramagnit xususiyatlarini aniqlaydi, bu kislorod suyuq holatga sovutilganda ayniqsa sezilarli bo'ladi.

Zaryadlarning ichki harakati tufayli paramagnitlarning molekulalari o'z magnit momentiga ega. Tashqi magnit maydon bo'lmaganda, molekulalarning magnit momentlari tasodifiy yo'naltirilgan, shuning uchun ular tufayli hosil bo'lgan magnit maydon nolga teng. Moddaning umumiy magnit momenti ham nolga teng.

Agar modda tashqi magnit maydonga joylashtirilsa, uning ta'siri ostida molekulalarning magnit momentlari bir yo'nalishda ustun yo'nalishga ega bo'ladi va modda magnitlanadi - uning umumiy magnit momenti noldan farq qiladi.

Diamagnitlarning molekulalari o'zlarining magnit momentlariga ega emas va magnit maydonga kiritilganda zaif magnitlangan.

Paramagnetlar toq sonli elektronli kimyoviy zarrachalardan tashkil topgan barcha moddalardir, masalan, NO molekulasi, molekulyar ionlar N2 +, N2 - va boshqalar.

Molekulalarida elektronlar soni teng bo'lgan ko'pchilik moddalar mavjud diamagnetik xususiyatlar(N2, CO).

Tarkibida juft sonli elektronlar boʻlgan kislorod va bor molekulalarining paramagnit xossalari haqidagi tushuntirish MMO asosida berilgan. O2 molekulasi *-bo'shashtiruvchi molekulyar orbitallarda ikkita juftlashtirilmagan elektronga ega, B2 molekulasida *-bog'lovchi molekulyar orbitallarda ikkita juftlashtirilmagan elektron mavjud (1-jadvalga qarang).

Tashqi orbitallarida juftlanmagan elektronlari bo'lgan kimyoviy zarralar erkin radikallar deyiladi. Ular paramagnit va yuqori reaktivdir. Lokalizatsiyalangan juftlanmagan elektronlarga ega noorganik radikallar, masalan (.H), (.NH2), odatda qisqa umr ko'radi. Ular fotoliz jarayonida hosil bo'ladi,

radioliz, piroliz, elektroliz. Ularni barqarorlashtirish uchun past haroratlar qo'llaniladi. Qisqa muddatli radikallar ko'p reaktsiyalarda, ayniqsa zanjirli va katalitik reaktsiyalarda oraliq zarralardir.

Har birida oltita elektrondan ortiq bo'lgan N2 molekulasidagi bog'lanish tartibi

MO usulida kimyoviy bog‘lanish tartibi tushunchasi BC usulidagi bog‘larning ko‘pligi tushunchasiga to‘g‘ri keladi (O2 qo‘sh bog‘, N2 uchlik bog‘). Bog'lanish tartibining kattaligi bog'lanish kuchiga ta'sir qiladi. Bog'lanish tartibi qanchalik baland bo'lsa, bog'lanish energiyasi shunchalik katta bo'ladi va bog'lanish uzunligi qisqaradi.

Jadvalda. 1-rasmda birinchi va ikkinchi davrlarning gomonukulyar molekulalari uchun elektron konfiguratsiyalar va bog'lanish xususiyatlari ko'rsatilgan. Jadvaldan ko'rinib turibdiki, B2 - C2 - N2 qatoridagi bog'lanish tartibining ortishi bilan energiya ortadi va bog'lanish uzunligi kamayadi.

Jadval 1. Elektron konfiguratsiyalar va birinchi va ikkinchi davr molekulalarining ayrim xossalari

							Magnit
	Molekula	Elektron konfiguratsiya			uzilish,
							xususiyatlari
		[(s1s )2 ]					diamagnetik
		[(s1s )2 (s*1s )2 ]			Molekula mavjud emas
							diamagnetik
					Molekula mavjud emas
							paramagnit
							diamagnetik
						diamagnetik

MO usuli havola tartibining butun bo'lmagan qiymatlariga ruxsat beradi. Bu molekulyar ionlarda, masalan, n = 0,5 molekulyar ion H2+ da sodir bo'ladi.

Bog'lanish tartibi, energiyasi va uzunligidagi o'zgarishlar qonuniyatlarini kislorodning molekulasi va molekulyar ionlari misollarida ko'rish mumkin.

Kislorod molekulasining elektron konfiguratsiyasi va bog'lanish tartibi Jadvalda keltirilgan. 1. Molekulyar kislorod ionlarining elektron konfiguratsiyasi va bog‘lanish tartibi

quyidagi:
O2 - -			n = 1,5.
O2 + , O2 , O2 zarralari qatoridagi bog'lanish tartibining pasayishi - kamayishni aniqlaydi.
bog'lanish kuchi va eksperimental tasdiqni topadi:
O2+:	n \u003d 2,5, E sv \u003d 629 kJ / mol,				d sv = 112 pm;
	n \u003d 2,0, E sv \u003d 494 kJ / mol,				d sv = 121 pm;
O2 - :	n \u003d 1,5, E sv \u003d 397 kJ / mol,				d sv \u003d 126:00.

Barcha zarralar juftlashtirilmagan elektronlarga ega va paramagnit xossalarini namoyon qiladi. Valentlik elektronlari soni bir xil bo'lgan molekulalar deyiladi

izoelektronik zarralar. Bularga CO va N2 molekulalari kiradi, ular jami 14 ta elektronga ega; molekulyar ion N2 + va molekulasi CN, 13 elektronga ega. IMO izoelektron zarrachalarga bir xil to'ldirish tartibini belgilaydi

molekulyar orbitallarning elektronlari, bir xil bog'lanish tartibi, bu molekulalarning fizik xususiyatlarining yaqinligini tushuntirishga imkon beradi.

AB tipidagi geteroyadroviy molekula hosil bo'lganda, molekula hosil bo'lishiga olib keladigan ikki xil atom orbitallarining birikmasi elektron energiyalari yaqin bo'lgandagina mumkin bo'ladi, atomning orbitallari esa energiya jihatidan yuqori elektronegativlikka ega. diagramma har doim pastda joylashgan.

Shaklda. 9-rasmda CO molekulasini hosil qilishning energiya sxemasi ko'rsatilgan.

Kislorod atomining to'rtta 2p elektroni va uglerod atomining ikkita 2p elektroni p - va s - MO bog'lovchiga o'tadi. Birlashtiruvchi atomlarning 2p elektronlarining energiyasi bir xil emas: kislorod atomi uglerod atomiga nisbatan yuqori yadro zaryadiga va elektron manfiylikka ega, shuning uchun kislorod atomidagi 2p elektronlar yadro tomonidan kuchliroq tortiladi va ularning joylashuvi. energiya diagrammasi uglerod atomining 2p orbitalleri bilan solishtirganda pastroq energiyaga to'g'ri keladi. Bog'larni hosil qilishda ishtirok etadigan barcha olti elektron uchta bog'lovchi MO'da joylashgan; shuning uchun bog'lanishning ko'pligi uchtadir, bu erkin azot va uglerod oksidi (II) xususiyatlarining sezilarli o'xshashligini tushuntiradi (2-jadval).

Guruch. 9. CO molekulasini hosil qilishning energiya sxemasi

2-jadval. Ba'zilar jismoniy xususiyatlar CO va N2 molekulalari

Molekula	T pl, K	T Beyl, K	E St, kJ/mol	d sv , pm

Kimyoviy bog'lanishning valentli bo'lmagan turlari

Ion aloqasi.

O'zaro ta'sir qiluvchi atomlarning elektron manfiyligidagi farq ikki birlikdan ko'p bo'lsa, valentlik elektronlarining siljishi shunchalik kattaki, ularning bir atomdan ikkinchisiga o'tishi haqida zaryadlangan zarralar - kationlar va anionlar hosil bo'lishi haqida gapirish mumkin. Bu zarralar elektrostatika qonunlariga muvofiq bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi. Olingan bog'lanish ion deb ataladi. Ion bog'lari bo'lgan birikmalar sezilarli darajada

mavjud bo'lgan moddalarga xos bo'lgan kovalent bog'lanishga ega bo'lgan birikmalarga qaraganda kamroq tarqalgan normal sharoitlar kristall holatda va erigan yoki erigan holatda ion o'tkazuvchanligiga ega. Ion birikmalariga birinchi navbatda tipik tuzlar - galoidlar kiradi ishqoriy metallar ionli kristall panjaraga ega. Ion molekulalari faqat yuqori haroratda ion birikmalarining bug'larida mavjud.

Ion bog'lanish, kovalent bog'lanishdan farqli o'laroq, yo'nalishsizdir, chunki ionlar sferik simmetrik bo'ladi. kuch maydonlari, to‘yinganlikka ega emas, qarama-qarshi belgili ionlarning o'zaro ta'siri turli yo'nalishlarda sodir bo'lganligi sababli, delokalizatsiya qilinadi, chunki bog'lanish hududida elektron zichligi oshmaydi.

Ion bog'lanishning elektrostatik modeli uning hosil bo'lishini qarama-qarshi zaryadlangan ionlarning o'zaro ta'siri deb hisoblaydi, ularning har biri xarakterlanadi

AB molekulasining hosil bo'lish energiyasini bir nechta energiyalarning algebraik yig'indisi sifatida aniqlash mumkin: Az+ va Bz- ionlarining tortishish energiyasi, ionlarning itarilish energiyasi, B atomining elektronga yaqinlik energiyasi va A atomining ionlanish energiyasi.

molekuladagi ionlar, n - itarilish energiyasining ulushini hisobga oladi, bu odatda tortishish energiyasining 10% ni tashkil qiladi, E B - B atomining elektron yaqinlik energiyasi, I A - A atomining ionlanish energiyasi.

Gazsimon KCl molekulasi uchun E AB energiyasi qutblanishni hisobga olmagan holda hisoblangan.

ionlar: d \u003d 2,67 10-10 eV, E Cl \u003d 3,61 eV, I K \u003d 4,34 eV va bog'lanish energiyasi E bog'i \u003d -E AB \u003d 4,06 eV ~ 391 kJ .

KCl molekulasining tajribada aniqlangan ionlanish energiyasi 422 kJ/mol.

Gazlar, suyuqliklar va kristallarda har bir ion o'zini o'rab olishga intiladi eng katta raqam qarama-qarshi zaryadli ionlar.

Ionlarning fazoda joylashishi ularning radiuslari nisbati bilan aniqlanadi. Kation radiusining anion radiusiga nisbati ichida bo'lsa

r + /r - = 0,41-0,73, keyin qarama-qarshi zaryadli olti ion markaziy atom - kation yoki anion atrofida muvofiqlashtiriladi. Bu koordinatsiya oktaedral deb ataladi va kristall panjaraning turi NaCl tipi sifatida belgilanadi.

Kation radiusining anion radiusiga nisbati ichida bo'lsa

r + /r - = 0,73-1,37, keyin qarama-qarshi zaryadli sakkiz ion markaziy atom - kation yoki anion atrofida muvofiqlashtiriladi. Bunday koordinatsiya kubik deb ataladi va kristall panjaraning turi CsCl turi sifatida belgilanadi.

Ionlar bir-biriga yaqinlashganda, ularning sferik elektron qobiqlari deformatsiyalanadi, bu esa elektr zaryadining siljishiga va zarrachada induksiyalangan elektr momentining paydo bo'lishiga olib keladi. Bu hodisa deyiladi ion polarizatsiyasi. Ion polarizatsiyasi ikki tomonlama jarayon bo'lib, ionlarning qutblanishini va polarizatsiya effekti ionning elektron tuzilishi, zaryadi va hajmiga bog'liq. Inert gaz konfiguratsiyasi (ns 2 np 6) bo'lgan ionlar uchun polarizatsiya minimaldir, ular bir vaqtning o'zida eng katta polarizatsiya ta'siriga ega. d - elementlar ionlarining sezilarli qutblanish qobiliyati ko'p sonli valent elektronlarning mavjudligi bilan izohlanadi, natijada bog'lanishning kovalent komponenti ortadi.

Polarizatsiya effekti moddalarning xususiyatlaridagi ko'plab farqlarni, masalan, gidroksidi xloridlarga nisbatan kumush xloridning suvda yomon eruvchanligini tushuntiradi.

metallar, erish haroratidagi farqlar, masalan, T pl, AgCl = 4550 C, T pl, NaCl = 8010 S. Ionlarning elektron konfiguratsiyasi: Ag + - 4d 10 5s 0; Na+ - 3s 0 .

4d 10 elektron mavjudligi sababli Ag+ ionining kamroq simmetrik elektron konfiguratsiyasi uning kuchli qutblanishiga olib keladi, bu esa paydo bo'lishiga olib keladi.

NaCl ga nisbatan bog'lanishning yo'nalishli kovalent komponenti, bunda bog'ning ionlik darajasi yuqori.

Metall ulanish.

Metalllarning eng muhim xossasi yuqori elektr o'tkazuvchanligi, bu harorat oshishi bilan kamayadi. Metall atomlarining boshqa elementlar atomlaridan farqi shundaki, ular tashqi elektronlarini nisbatan zaif ushlab turadilar. Shuning uchun metallning kristall panjarasida bu elektronlar atomlarini tark etib, ularni musbat zaryadlangan ionlarga aylantiradi. "Birgalikda" elektronlar kationlar orasidagi bo'shliqda harakat qiladi va ularni birga ushlab turadi. Metalllardagi atomlararo masofalar ularning kovalent bog'lanishli birikmalariga qaraganda kattaroqdir. Bunday bog'lanish nafaqat metall kristallarida, balki ularning eritmalarida va amorf holatda ham mavjud. U deyiladi

metall, metallarning elektron o'tkazuvchanligini aniqlaydi.

Metalldagi elektronlar tasodifiy harakat qilib, bir atomdan ikkinchisiga o'tib, elektron gazni hosil qiladi. Musbat zaryadlangan metall ionlari kristall panjaradagi joylashuvi atrofida faqat bir oz tebranadi, metall qizdirilganda kationlarning tebranishlari kuchayadi va metallning elektr qarshiligi ortadi. Ba'zi atomlar bilan bog'lanmagan erkin elektronlar mavjudligi tufayli metallar yaxshi o'tkazadi elektr toki va issiq.

Metalllarning yuqori issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi, egiluvchanligi va egiluvchanligi, metall yaltiroqligi kabi fizik xossalarini elektron gaz tushunchasi asosida tushuntirish mumkin.Metallik bog'lanish ancha mustahkam, chunki ko'pchilik metallar yuqori erish nuqtasiga ega.

Keyinchalik qat'iy talqin metall bog'lanish beraylik molekulyar orbital usul. Eslatib o'tamiz, ikkita atom orbitallari o'zaro ta'sirlashganda ikkita molekulyar orbital hosil bo'ladi: bog'lovchi va antibog'li orbital. Energiya darajasining ikkiga bo'linishi mavjud. Agar to'rtta metall atomi bir vaqtning o'zida o'zaro ta'sir qilsa, to'rtta molekulyar orbital hosil bo'ladi. Kristal tarkibidagi N zarrachalarning bir vaqtning o'zida o'zaro ta'siri bilan N molekulyar orbitallar hosil bo'ladi va N ning qiymati raqam bilan taqqoslanadigan katta qiymatlarga erishishi mumkin.

Avogadro (6 1023). Xuddi shu darajadagi atom orbitallari tomonidan hosil qilingan molekulyar orbitallar shunchalik yaqinki, ular amalda birlashadi va ma'lum bir orbital hosil qiladi.

energiya zonasi (10-rasm).

Guruch. 10. Kristalda energiya bandining hosil bo'lishi

Metall natriy misolida energiya tasmalarining shakllanishini ko'rib chiqing,

Biz allaqachon bilamizki, atomlardagi elektronlar ruxsat etilgan energiya holatlarida - atom orbitallarida (AO). Xuddi shunday, molekulalardagi elektronlar ruxsat etilgan energiya holatlarida mavjud - molekulyar orbitallar (MO).

molekulyar orbital atom orbitaliga qaraganda ancha murakkab. AO dan MO qurishda bizga yordam beradigan bir nechta qoidalar:

• Atom orbitallari to'plamidan MO larni kompilyatsiya qilishda, bu to'plamda AO mavjud bo'lganidek, bir xil miqdordagi MO olinadi.
• Bir nechta AO dan olingan MO larning o'rtacha energiyasi taxminan olingan AO larning o'rtacha energiyasiga teng (lekin undan katta yoki kamroq bo'lishi mumkin).
• MO'lar Pauli istisno printsipiga bo'ysunadi: har bir MO ikkitadan ortiq elektronga ega bo'lishi mumkin emas, ular qarama-qarshi spinlarga ega bo'lishi kerak.
• Taqqoslanadigan energiyaga ega bo'lgan AOlar eng samarali birlashadi.
• Ikki atom orbitalini birlashtirish samaradorligi ularning bir-birining ustiga chiqishiga proportsionaldir.
• MO ikkita ekvivalent bo'lmagan AO ni bir-birining ustiga qo'yish orqali hosil bo'lganda, bog'lanish MO eng past energiyaga ega bo'lgan AOning katta hissasini o'z ichiga oladi, antibog'lanish orbitali esa yuqori energiyaga ega AO hissasini o'z ichiga oladi.

Biz kontseptsiyani taqdim etamiz aloqa tartibi. Ikki atomli molekulalarda bog'lanish tartibi bog'lovchi elektron juftlarining soni antibog'lanish elektron juftlari sonidan qanchalik ko'p ekanligini ko'rsatadi:

Keling, ushbu qoidalarni qanday qo'llash mumkinligi haqidagi misolni ko'rib chiqaylik.

Birinchi davr elementlarining molekulyar orbital diagrammalari

dan boshlaylik vodorod molekulasining hosil bo'lishi ikkita vodorod atomidan.

O'zaro ta'sir natijasida 1s orbitallari vodorod atomlarining har biri ikkita molekulyar orbital hosil qiladi. O'zaro ta'sir paytida, elektron zichligi yadrolar orasidagi bo'shliqda to'planganda, a bog'lovchi sigma - orbital(s). Bu birikma asl atomlarga qaraganda kamroq energiyaga ega. O'zaro ta'sirda, elektron zichligi yadrolararo mintaqaning tashqarisida to'planganida, a antibonding sigma - orbital(s*). Bu kombinatsiya ko'proq narsaga ega yuqori energiya asl atomlarga qaraganda.

Vodorod va geliy molekulalarining MO diagrammasi

Bunga ko'ra elektronlar Pauli printsipi, birinchi navbatda eng kam energiyaga ega s-orbitalni egallaydi.

Endi o'ylab ko'ring He 2 molekulasining hosil bo'lishi, ikkita geliy atomi bir-biriga yaqinlashganda. Bunda 1s-orbitallarning o'zaro ta'siri ham sodir bo'ladi va s * -orbitallar hosil bo'ladi, bunda ikkita elektron bog'lovchi orbitalni, qolgan ikkita elektron esa bo'shashuvchi orbitalni egallaydi. S * -orbital qanday darajada s -orbital barqarorlashgan bo'lsa, shuning uchun s * -orbitalni egallagan ikkita elektron He 2 molekulasini beqarorlashtiradi. Haqiqatan ham, He 2 molekulasi juda beqaror ekanligi eksperimental tarzda isbotlangan.

Keyinchalik, o'ylab ko'ring Li 2 molekulasining hosil bo'lishi, 1s va 2s orbitallari energiya jihatidan juda ko'p farq qilishini va shuning uchun ular o'rtasida kuchli o'zaro ta'sir yo'qligini hisobga olgan holda. Li 2 molekulasining energiya darajasi diagrammasi quyida ko'rsatilgan, bu erda 1s-bog'lanish va 1s-antibog'lanish orbitallaridagi elektronlar bog'lanishga sezilarli hissa qo'shmaydi. Shuning uchun Li 2 molekulasida kimyoviy bog'lanishning shakllanishi javobgardir 2s elektron. Ushbu harakat boshqa molekulalarning shakllanishiga taalluqlidir, ularda to'ldirilgan atom pastki qavatlari (s, p, d) hissa qo'shmaydi. kimyoviy bog'lanish. Shunday qilib, faqat valent elektronlar .

Natijada, uchun ishqoriy metallar, molekulyar orbital diagramma biz ko'rib chiqqan Li 2 molekulasining diagrammasiga o'xshash shaklga ega bo'ladi.

Litiy molekulasining MO diagrammasi

Aloqa tartibi n Li 2 molekulasida 1 ga teng

Ikkinchi davr elementlarining molekulyar orbital diagrammalari

Keling, ikkinchi davrning ikkita bir xil atomlari s- va p-orbitallar to'plamiga ega bo'lgan bir-biri bilan qanday o'zaro ta'sir qilishini ko'rib chiqaylik. 2s orbitallar faqat bir-biri bilan, 2p orbitallar esa faqat 2p orbitallar bilan bog'lanishini kutish kerak. Chunki 2p orbitallar bir-biri bilan ikki xil tarzda o'zaro ta'sir qilishi mumkin, ular s va p molekulyar orbitallarni hosil qiladi. Quyidagi xulosa diagrammasidan foydalanib, sozlashingiz mumkin ikkinchi davr diatomik molekulalarining elektron konfiguratsiyasi qaysi jadvalda keltirilgan.

Shunday qilib, molekulaning shakllanishi, masalan, ftor F 2 Belgilanishdagi atomlar molekulyar orbital nazariya shunday yozilishi mumkin:

2F =F 2 [(s 1s) 2 (s * 1s) 2 (s 2s) 2 (s * 2 s) 2 (s 2px) 2 (p 2py) 2 (p 2pz) 2 (p * 2py) 2 ( p * 2pz) 2 ].

Chunki 1s bulutlarining bir-birining ustiga chiqishi ahamiyatsiz bo'lganligi sababli, bu orbitallarda elektronlarning ishtirokini e'tiborsiz qoldirish mumkin. Keyin ftor molekulasining elektron konfiguratsiyasi quyidagicha bo'ladi:

F2,

bu erda K - K-qatlamining elektron konfiguratsiyasi.

Elementlarning ikki atomli molekulalarining MO diagrammasi 2 davr

Qutbli diatomik molekulalarning molekulyar orbitallari

MO doktrinasi tushuntirish va tarbiyalash imkonini beradi diatomik geteroyadro molekulalari. Agar molekuladagi atomlar bir-biridan unchalik farq qilmasa (masalan, NO, CO, CN), u holda yuqoridagi diagrammadan 2-davr elementlari uchun foydalanishingiz mumkin.

Molekulani tashkil etuvchi atomlar orasidagi sezilarli farqlar bilan diagramma o'zgaradi. O'ylab ko'ring HF molekulasi, bunda atomlar elektromanfiyligi jihatidan bir-biridan katta farq qiladi.

Vodorod atomining 1s-orbitalining energiyasi ftorning valentlik orbitallarining eng kattasi 2p-orbitalining energiyasidan yuqori. Vodorod atomining 1s-orbitali va ftorning 2p-orbitalining oʻzaro taʼsiri hosil boʻlishiga olib keladi. bog'lovchi va antibog'lovchi orbitallar, rasmda ko'rsatilganidek. HF molekulasining bog'lanish orbitalida joylashgan bir juft elektron hosil bo'ladi qutbli kovalent aloqa.

Bog'lanish orbitali uchun HF molekulalari ftor atomining 2p orbitali ko'proq o'ynaydi muhim rol vodorod atomining 1s orbitaliga qaraganda.

Antibonding orbital uchun HF molekulalari aksincha: vodorod atomining 1s orbitali ftor atomining 2p orbitaliga qaraganda muhimroq rol o'ynaydi.

Kategoriyalar,

Xronologik jihatdan, MO usuli VS usulidan kechroq paydo bo'ldi, chunki kovalent bog'lanishlar nazariyasida VS usuli bilan tushuntirib bo'lmaydigan savollar mavjud edi. Keling, ulardan ba'zilariga to'xtalib o'tamiz.

Ma'lumki, VS usulining asosiy pozitsiyasi shundaki, atomlar orasidagi bog'lanish elektron juftlar (ikki elektronli bulutlarni bog'lash) tufayli amalga oshiriladi. Lekin har doim ham shunday emas. Ba'zi hollarda kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishida alohida elektronlar ishtirok etadi. Shunday qilib, molekulyar ionda H 2 + bir elektronli bog'lanish. VS usuli bir elektronli bog'lanish hosil bo'lishini tushuntirib bera olmaydi, uning asosiy pozitsiyasiga zid keladi.

VS usuli molekuladagi juftlanmagan elektronlarning rolini ham tushuntirmaydi. Juftlanmagan elektronli molekulalar paramagnit, ya'ni ular magnit maydonga tortiladi, chunki juftlashtirilmagan elektron doimiy magnit momentni hosil qiladi. Agar molekulalarda juftlashtirilmagan elektronlar bo'lmasa, ular diamagnetik magnit maydondan tashqariga suriladi. Kislorod molekulasi paramagnit bo'lib, u parallel spinli ikkita elektronga ega, bu VS usuliga ziddir. Shuni ham ta'kidlash kerakki, VS usuli bir qator xususiyatlarni tushuntirib bera olmadi murakkab birikmalar- ularning rangi va boshqalar.

Ushbu faktlarni tushuntirish uchun molekulyar orbital usul (MMO) taklif qilindi.

4.5.1. Mmo ning asosiy qoidalari, mo.

1. Molekulada barcha elektronlar umumiydir. Molekulaning o'zi bir butun, yadro va elektronlar yig'indisidir.

2. Molekulada har bir elektron molekulyar orbitalga mos keladi, xuddi atomdagi har bir elektron atom orbitaliga mos keladi. Va orbitallarning belgilari o'xshash:

AO s, p, d, f

MO s, p, d, ph

3. Birinchi yaqinlik sifatida molekulyar orbital atom orbitallarining chiziqli birikmasi (qo‘shish va ayirish). Shuning uchun ular MO LCAO usuli haqida gapiradilar (molekulyar orbital atom orbitallarining chiziqli birikmasidir), bunda N AO hosil bo'ladi N MO (bu usulning asosiy qoidasi).

Guruch. 12. Energiya

mol shakllanishi sxemasi

vodorod H 2 ni sovutadi

MO usulida kimyoviy bog'lanishlarni ko'rib chiqish molekuladagi elektronlarni uning orbitallari bo'ylab taqsimlashdan iborat. Ikkinchisi energiyaning ko'tarilish tartibida va Pauli printsipini hisobga olgan holda to'ldiriladi. Bu usul kovalent bog'lanish hosil bo'lganda yadrolar orasidagi elektron zichligi oshishini nazarda tutadi.

1-3-bandlardan foydalanib, biz H 2 molekulasining hosil bo'lishini MO usuli nuqtai nazaridan tushuntiramiz. Vodorod atomlarining etarli darajada yaqinlashishi bilan ularning elektron orbitallari bir-biriga yopishadi. 3-bandga ko'ra, ikkita bir xil ls-orbitaldan ikkita molekulyar orbital hosil bo'ladi: ulardan biri atom orbitallarini qo'shishdan, ikkinchisi ularni ayirishdan (12-rasm). Birinchi E 1 energiyasi< E 2 , а энергия второй E 2 < E 3 .

Energiyasi izolyatsiya qilingan atomning atom orbitalining energiyasidan kichik bo'lgan molekulyar orbital deyiladi. bog'lash(belgi bilan belgilanadi sv) va unda joylashgan elektronlar - bog'lovchi elektronlar.

Energiyasi atom orbitalidan katta bo'lgan molekulyar orbital deyiladi bog'lanishga qarshi yoki bo'shashish(belgi bilan belgilanadi razr) va unda joylashgan elektronlar - elektronlarni bo'shatish.

Agar bog'lovchi vodorod atomlarining elektron spinlari antiparallel bo'lsa, ular bog'lovchi MO ni egallaydi, kimyoviy bog'lanish paydo bo'ladi (12-rasm), E 1 energiyasi (435 kJ / mol) chiqishi bilan birga. Agar vodorod atomlarining elektron spinlari parallel bo'lsa, u holda Pauli printsipiga ko'ra, ularni bir xil molekulyar orbitalga joylashtirish mumkin emas: ulardan biri bog'lanishga, ikkinchisi esa bo'shashuvchi orbitalga joylashtiriladi, ya'ni kimyoviy bog'lanish shakllana olmaydi.

MO usuliga ko'ra, molekulalarning hosil bo'lishi, agar bog'lovchi orbitallardagi elektronlar soni bo'lsa, mumkin. ko'proq raqam bo'shashuvchi orbitallardagi elektronlar. Agar bog'lovchi va bo'shashuvchi orbitallardagi elektronlar soni bir xil bo'lsa, unda bunday molekulalar hosil bo'lmaydi. Shunday qilib, nazariya He 2 molekulasining mavjudligiga yo'l qo'ymaydi, chunki unda ikkita elektron bog'lovchi orbitalda va ikkitasi bo'shashuvchi orbitalda bo'ladi. Har doim bo'shashadigan elektron bog'lovchi elektronning ta'sirini inkor etadi.

MO usulining yozuvida atomlardan vodorod molekulasini hosil qilish reaksiyasi quyidagicha yoziladi:

2H = H 2 [(s CB 1s) 2 ],

bular. belgilar atom va molekulyar orbitallarda elektronlarning joylashishini ifodalash uchun ishlatiladi. Bunday holda, har bir MO ning belgisi qavslar ichiga olingan va o'ngdagi qavslar ustida bu orbitaldagi elektronlar soni ko'rsatilgan.

Valentlik bog'lanishlar soni quyidagi formula bilan aniqlanadi:

bu erda: B - ulanishlar soni;

N CB N RAS - mos ravishda molekuladagi bog'lovchi va bo'shashtiruvchi elektronlar soni.

Vodorod molekulasida B \u003d (2-0): 2 \u003d 1, vodorod bir valentli. H 2 molekulasi diamagnetik (elektronlar juftlashgan).

Endi H 2+ molekulyar ionidagi bir elektronli bog'lanish oson tushuntiriladi (13-rasm). Bu ionning yagona elektroni energiya jihatidan eng qulay orbitalni egallaydi Sent 1s. Jarayon tenglamasi:

H + H + = H 2 + [(s St 1s) 1], ∆H = - 259,4 kJ

Guruch. 13. Energiya sxemasi 14. Energiya sxemasi

digeliy ionining molekulyar shakllanishining shakllanishi He 2

vodorod ioni H 2

H 2 + ionidagi bog'lanishlar soni ½ (bitta elektron bilan bog'langan). H 2 + ioni paramagnitdir (bitta juftlashtirilmagan elektronga ega).

Molekulyar digeliy ioni He 2 + mavjudligi mumkin (14-rasm). Uning hosil bo'lish tenglamasi

He + He + = He 2 + [(s CB 1s) 2 (s res 1s) 1], ∆H = - 292,8 kJ

Bu ion eksperimental ravishda topilgan. Undagi havolalar soni

Guruch. 15 . Ikkinchi davr elementlarining ikki atomli gomonuklear molekulalarini hosil qilishning energiya sxemasi

(2-1) : 2 = 1/2 . Ion paramagnit (juftlanmagan elektronga ega).

4.5.2. 2-davr elementlarining asosiy ikki atomli gomoyuklear molekulalari. Ikkita bir xil AO dan MO qurishning koʻrib chiqilgan tamoyili D.I.ning 2-davridagi elementlarning gomonuklear molekulalarini qurishda saqlanib qolgan. Mendeleev. Ular 2s- va 2p x -, 2p y ning o'zaro ta'siri natijasida hosil bo'ladi. - va 2p z-orbitallar.

1s orbitallarning ichki elektronlarining ishtirokini e'tiborsiz qoldirish mumkin (keyingi energiya sxemalarida ular hisobga olinmaydi). Bir atomning 2s-orbitali faqat boshqa atomning 2s-orbitali bilan oʻzaro taʼsir qiladi (oʻzaro taʼsir qiluvchi orbitallar energiyalarining yaqinligi boʻlishi kerak), MO s 2 s yorugʻlik va s 2 s res hosil qiladi. Ikkala atomning 2p orbitallari bir-birining ustiga chiqqanda (o'zaro ta'sirlashganda), MOlar hosil bo'ladi:

(

Guruch. 16. Li 2 molekulasi hosil bo'lishining energiya sxemasi

15-rasm). Bular. oltita boshlang'ich 2p orbitaldan oltita MO hosil bo'ladi - uchta bog'lanish va uchta antibog'lanish. dan tashkil topgan MO s- va p x -atomik orbitallar harf bilan belgilanadi , va r y - va r z - - harfidan . Anjir yordamida. 15 MO usulining yozuvida bu molekulalarning elektron konfiguratsiyasini ifodalash oson.

1-misol Litiy molekulasi Li 2 . Uning shakllanish sxemasi 16-rasmda ko'rsatilgan. U ikkita bog'lovchi elektronga ega, molekulasi diamagnetik (elektronlar juftlashgan). Tenglama va formulani yozishni ichki darajani K deb belgilash orqali soddalashtirish mumkin:

2Li = Li2

Havolalar soni 1 ta.

2-misol Beriliy Be 2 molekulasi. Molekulaning sakkiz elektroni MO ga quyidagicha joylashtirilgan:

2 bo'ling

Ko'rinib turibdiki, molekuladagi bog'lanishlar soni nolga teng: ikkita bo'shashuvchi elektron ikkita bog'lovchining ta'sirini yo'q qiladi. Bunday molekula mavjud bo'lishi mumkin emas va u hali kashf etilmagan. Shuni ta'kidlash kerakki, ikki atomli molekulalar IIA guruhining barcha elementlari, paladyum va ynertnye elementlar uchun mumkin emas, chunki ularning atomlari yopiq elektron tuzilishga ega.

3-misol Azot molekulasi N 2 (17-rasm). MO tomonidan 14 ta elektronning taqsimlanishi quyidagicha yoziladi:

N 2 [(s CB 1s) 2 (s kesik 1s) 2 (s CB 2s) 2 (s kesik 2s) 2 (p CB 2p y) 2 (p CB 2p z) 2 (s CB 2p x) 2 ]

yoki qisqartirilgan:

N 2 [CC (s s CB)2 (s s resp)2(p y CB)2(p z CB)2(s x CB)2]

1 -1 +1 +1 +1=3

Guruch. 17. N 2 molekula hosil bo'lishining energiya sxemasi

Formula ostida bitta MO da joylashgan ikkita elektron valentlik bog'lanish hosil qilishini hisoblash asosida molekuladagi bog'lanishlar soni ko'rsatilgan; plyus belgisi bog'lovchi orbitallarni, minus belgisi antibog'lovchi orbitallarni bildiradi. Molekuladagi bog'lar soni 3. juftlanmagan elektronlar yo'q - molekula diamagnitdir.

4-misol O 2 molekulasi (18-rasm). Elektronlar MO bo'ylab quyidagi ketma-ketlikda joylashtiriladi:

O 2 [CC(s s CB)2(s s res)2(p y CB)2(p z CB)2(s x CB)2(p y res)1(p z res)1]

1 -1 +1 +1 +1 - 1 / 2 - 1 / 2 =2

Guruch. 18. O 2 molekulasini hosil qilishning energiya sxemasi

Molekulada ikkita valentlik aloqasi mavjud. Oxirgi ikkita elektron Xund qoidasiga muvofiq har xil p-bo'shashtiruvchi orbitallarga joylashtirildi. Ikki juft bo'lmagan elektron kislorod molekulasining paramagnetizmini aniqlaydi.

4.5.3. 2-davr elementlarining ikki atomli geteroyadro molekulalari. 2-davr elementlarining atomlaridan tashkil topgan geteroyadroli diatomik molekulalarning MO larini hosil qilishning energiya sxemasi shaklda ko'rsatilgan. 19. Gomuklear molekulalarning MO hosil bo`lish sxemasiga o`xshaydi.

Asosiy farq shundaki, turli elementlar atomlarining bir xil nomdagi orbitallarining energiya qiymatlari bir-biriga teng emas, chunki atom yadrolarining zaryadlari har xil. Misol tariqasida, CO va NO molekulalarining valentlik elektron konfiguratsiyasini ko'rib chiqing.

Guruch. 19 . Ikkinchi davr elementlarining ikkita atomli getero-yadro molekulalarini hosil qilishning energiya sxemasi

5-misol . CO molekulasi. Uglerod atomining tashqi elektron qobig'i 2s 2 2p 2, kislorod esa 2s 2 2p 4 konfiguratsiyaga ega. Demak, CO molekulasining MO ni to`ldirishda 4+6=10 elektron ishtirok etadi. Ulardan ikkitasi s 2 s orbitalda, ikkitasi s 2 s orbitalda, to‘rttasi p y CB va p z CB orbitallarida, to‘qqizinchi va o‘ninchisi s x nurda joylashgan. Shunday qilib, CO molekulasining elektron valentlik konfiguratsiyasi quyidagi formula bilan ifodalanishi mumkin:

CO[CC(s s CB)2 (s s resp)2(p y CB)2(p z CB)2 (s x CB)2]

1 -1 +1 +1 +1=3

VS nazariyasida nazarda tutilganidek, CO molekulasida uchta valentlik bog'lanish mavjud (N 2 bilan solishtiring). Molekula diamagnetik - barcha elektronlar juftlashgan.

6-misol molekulasi YO'Q. Azot oksidi (II) ning MO molekulalari 11 ta elektronni joylashtirishi kerak: besh azot - 2s 2 2p 3 va olti kislorod - 2s 2 2p 4. Ulardan o‘ntasi uglerod oksidi (II) molekulasining elektronlari bilan bir xil tarzda joylashtirilgan (5-misol), o‘n birinchisi esa bo‘shashuvchi orbitallardan biriga – p y res yoki p Z res (bu orbitallar energetik bir-biriga teng). Keyin

NO[KK(s s CB)2(s s res)2(p y CB)2(p z CB)2(s x CB)2(p y res)1]

1 -1 +1 +1 +1 - 1 / 2 =2 1 / 2

Bu NO molekulasi ikki yarim valentlik bog'lanishga ega ekanligini anglatadi, bog'lanish energiyasi katta - 677,8 kJ / mol. U paramagnitdir, chunki u bitta juftlashtirilmagan elektronni o'z ichiga oladi.

Keltirilgan misollar molekulalarning tuzilishi va xossalarini tushuntirishda MO usulining imkoniyatlarini ko’rsatishga xizmat qiladi.

7-misol Oddiy va qo'zg'aluvchan holatda fosfor juftlashtirilmagan elektronlar (spinvalentlik) tufayli qanday valentlikni namoyon qilishi mumkin?

Yechim. Fosforning tashqi energiya darajasida elektronlarning taqsimlanishi 3s 2 3p 3 (Hund qoidasini hisobga olgan holda,
) kvant hujayralari uchun quyidagi shaklga ega:

3s 3px 3py 3pz

Fosfor atomlari erkin d-orbitallarga ega, shuning uchun bitta 3s-elektronning 3d-holatga o'tishi mumkin:

3s 3px 3py 3pz 3dxy

Demak, fosforning normal holatdagi valentligi (spinvalentligi) uchga, hayajonlangan holatda esa beshga teng.

Misol 8 . Valentlik orbital gibridlanish nima? AB n tipidagi molekulalar qanday tuzilishga ega bo'lsa, ulardagi bog'lanish tufayli hosil bo'ladi sp-, sp 2 -, sp 3 -Atom orbitallarining gibridlanishi?

Yechim. Valentlik bog'lanishlar nazariyasi (VS) nafaqat sof AO larning, balki aralash, gibrid deb ataladigan AO larning ham kovalent aloqalarini hosil qilishda ishtirok etishni nazarda tutadi. Gibridlanish jarayonida orbitallarning (elektron bulutlar) boshlang‘ich shakli va energiyasi o‘zaro o‘zgaradi va yangi bir xil shakldagi va bir xil energiyaga ega bo‘lgan orbitallar (bulutlar) hosil bo‘ladi. Gibrid orbitallar soni (q) asl nusxalar soniga teng. Javobni jadvalda ko'ring. 13.

Muammo 241.
BC va MO usullari nuqtai nazaridan CO va CN molekulalarining elektron tuzilishini tavsiflang. Molekulalarning qaysi biri ko'proq bog'lanish ko'pligi bilan tavsiflanadi?
Yechim:
a) VS usuli nuqtai nazaridan CO va CN molekulalarining elektron tuzilishi.
Uglerod atomining elektron konfiguratsiyasi 1s 2 2s 2 2p 2, kislorod atomi 1s 2 2s 2 2p 4, azot atomi 1s 2 2s 2 2p 3. Ularning valentlik orbitallarining qo'zg'atmagan holatda elektron tuzilishini quyidagi grafik diagrammalar bilan ifodalash mumkin:
a) uglerod atomi:

b) azot atomi:

Qo'zg'alganda, uglerod atomi 1s 2 2s 1 2p 3 holatga o'tadi va uning valentlik orbitallarining elektron tuzilishi sxemaga mos keladi:

Qo'zg'atilmagan uglerod atomining ikkita juftlashtirilmagan elektronlari CO molekulasini hosil qilish uchun ikkita juftlashtirilmagan elektronga ega bo'lgan kislorod atomi bilan odatiy mexanizm bilan ikkita kovalent bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etishi mumkin. CN molekulasi hosil bo'lganda, ikkita kovalent aloqalar uglerod atomining ikkita juftlashtirilmagan elektronlari va azot atomining ikkita juftlashtirilmagan elektronlari tufayli odatiy mexanizmga ko'ra. CO va CN elektron sxemalari:

b) MO usuli nuqtai nazaridan CO va CN molekulalarining elektron tuzilishi.

a) CO va b) CN molekulalarini hosil qilishning energiya sxemalari:

Yuqoridagi sxemalardan kelib chiqadiki, CO molekulasida bog'lanish ko'pligi 3 [(6 - 0)/2 = 3], NO molekulasida esa 2,5[(5 - 0)/2 = 2,5]. Binobarin, NO molekulasiga nisbatan CO molekulasi katta barqarorlik bilan tavsiflanadi, bog'lanish ko'pligi qanchalik katta bo'lsa, bog'lanish shunchalik qisqa bo'ladi. CN molekulasi bog'lovchi orbitalda bitta juftlashtirilmagan elektronga ega, shuning uchun u paramagnitdir. CO molekulasi orbitallarni bog'lash va bo'shatishda juftlashtirilmagan elektronlarga ega emas, ya'ni u diamagnetik.

242-topshiriq.
MO usuli nuqtai nazaridan B 2, F 2, BF molekulalarini hosil qilish imkoniyatini ko'rib chiqaylik. Ushbu molekulalarning qaysi biri eng barqaror?
Yechim:
Molekulalarni hosil qilishning energiya sxemalari a) B 2, b) F 2, c) BF:

B 2 , F 2 , BF tuzilgan energetik sxemalardan kelib chiqadiki, bogʻlovchi va boʻshashuvchi elektronlar soni oʻrtasidagi farq mos ravishda 2, 2 va 6 ga teng boʻlib, bu bogʻlanish koʻpligi 1, 1 va 3 ga toʻgʻri keladi.Shuning uchun. , BF molekulasi atomlar orasidagi kattaroq bog'lanish ko'pligi bilan ajralib turadi, u B 2 va F 2 dan kuchliroq bo'lishi kerak.