Wie kann man Atom- und Molekülorbitaldiagramme zeichnen?

Ich werde Sauerstoff verwenden (#"O"_2(g)#) als Beispiel.

Mit Sauerstoff wissen Sie, dass die potentiellen Energien im Atomorbital in der folgenden Reihenfolge liegen:

#V_(1s)# #"<<"# #V_(2s) < V_(2p)#

Das Atomorbitaldiagramm besteht also einfach aus diesen Orbitalen in dieser Energieordnung. Notiere dass der #1s# Orbitale haben eine wesentlich geringere Energie als die #2s# Orbitale.

Für die homonukleare Kieselgur #"O"_2#Wir haben einfach zwei Kopien dieses Atomorbitaldiagramms, die zunächst weit voneinander entfernt sind. Füllen Sie diese mit Sauerstoff 8 Elektronen (2 Kern + 6 Wertigkeit).

Jetzt haben wir zwei gleiche Atomorbitaldiagramme angelegt:

Dann für die Molekülorbitaldiagrammuntersuchen wir, wie diese Atomorbitale in a miteinander interagieren lineare Kombination von Atomorbitalen (LCAO). Hier ist, wie das geht (natürlich, die #ns# sind kompatibel mit dem #ns#).

Nehmen wir die Internuklearachse als #z#-Achse haben wir:

  • #"AO"_(1s) + "AO"_(1s) = sigma_(1s) + sigma_(1s)^"*"# (strong head-on overlap)
  • #"AO"_(2s) + "AO"_(2s) = sigma_(2s) + sigma_(2s)^"*"# (strong head-on overlap)
  • #"AO"_(2p_x) + "AO"_(2p_x) = pi_(2p_x) + pi_(2p_x)^"*"# (weak sidelong overlap)
  • #"AO"_(2p_y) + "AO"_(2p_y) = pi_(2p_y) + pi_(2p_y)^"*"# (weak sidelong overlap)
  • #"AO"_(2p_z) + "AO"_(2p_z) = sigma_(2p_z) + sigma_(2p_z)^"*"# (strong head-on overlap)

So nehmen wir 10 Atomorbitale und erzeugen 10 Molekülorbitale in Übereinstimmung mit der Erhaltung von Orbitalen.

Basierend auf dem Ausmaß der Überlappung der Umlaufbahnen unterscheiden sich die relativen Änderungen der Energie vom atomaren Orbital zum molekularen Orbital. Größere Überlappung = mehr Veränderung der Energie.

Deshalb #sigma_(2p_z)# Molekülorbitale haben eine geringere Energie als die #pi_(2p_x)# und #pi_(2p_y)# Molekülorbitale.

Und schließlich füllen Sie einfach die Elektronen in Übereinstimmung mit Hunds Regel, die Pauli-AusschlussprinzipUnd die Aufbau Prinzip.

Sie erhalten 8 Elektronen von jedem Sauerstoff, so dass Sie bekommen 16 gesamt:

Und das stimmt in der Tat überein andere MO Diagramme of #"O"_2(g)#.

Dies ist bekannt als Triole (#""^3 Sigma#) Sauerstoffder Grundzustand von Sauerstoffgas.

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