Гибридизация атомных орбиталей.

Метод гибридизации исходит из предположения, что при образовании молекулы вместо исходных s, р, d-электронных облаков образуются такие равноценные «смешанные» или гибридные облака, которые вытянуты по направлению к соседним атомам, чем достигается их более полное перекрывание с электронными облаками этих атомов. Такая деформация электронных облаков требует затраты энергии, но более полное перекрывание электронных облаков обеспечивает более прочную химическую связь и следовательно, дополнительный выигрыш энергии. Если этот выигрыш достаточен для компенсации энергии деформации исходных атомных электронных облаков, то гибридизация приводит к уменьшению потенциальной энергии образующейся молекулы, т.е. к повышению ее устойчивости.

Гибридизация атомных орбиталей – это смешение атомных орбиталей (электронных облаков) различного типа , в результате которого образуются одинаковые по форме и энергии гибридные орбитали BeCl₂.



Электронная конфигурация валентной оболочки бериллия 2s². Для реакции с двумя атомами хлора необходим переход электронов бериллия в возбужденное состояние:



Чтобы объяснить равноценность связей Be—Cl, говорят о sp-гибридизации валентных атомных орбиталей бериллия, при которой одна s-орбиталь и одна p-орбиталь как бы смешиваются и выравниваются по форме и энергии, давая две одинаковые sp-гибридные орбитали .



sp-гибридизация валентных орбиталей бериллия в соединении BeCl₂. Каждая гибридная орбиталь несимметрична (вытянута в сторону от ядра). Обе гибридные орбитали бериллия лежат на одной прямой.

Считается, что благодаря sp-гибридизации молекула BeCl₂ имеет линейную форму и все три ее атома находятся на одной прямой, а обе связи Be—Cl совершенно одинаковы. Такова геометрия и у всех других sp-гибридизованных молекул - независимо от элементов, которые входят в эти молекулы.

---

Если валентная оболочка атома включает электроны на одной s-орбитали и двух p-орбиталях, то имеет место sp²-гибридизация орбиталей. Примером может служить sp²-гибридизация бора при образовании молекулы BF₃.







sp²-гибридизация валентных орбиталей бора в соединении BF₃. Три sp²-гибридные орбитали бора лежат в одной плоскости под углом 120^o.

Наконец, когда смешиваются одна s- и три p-орбитали, возникают sp³-гибридизованные молекулы, имеющие геометрию тетраэдра (рис. 3-9). Примером может служить молекула метана СН₄.







sp³-гибридизация валентных орбиталей углерода. Четыре sp³-гибридные орбитали углерода направлены в вершины правильного тетраэдра. Атом углерода находится в центре тетраэдра. Углы между всеми связями равны и составляют 109°28'.

Существует важное правило: При гибридизации ЧИСЛО ГИБРИДНЫХ ОРБИТАЛЕЙ всегда РАВНО ЧИСЛУ ИСХОДНЫХ АТОМНЫХ ОРБИТАЛЕЙ.

17.Описание молекулы по методу линейной комбинации атомных орбиталей. Молекулярная орбиталь (ЛКАО-МО) Связывающие и разрыхляющие МО ( заполнение электронами МО в простейших молекулах Н₂⁺, Н_2, Не_2, Не₂ ⁺²).

18.Энергетические схемы образования молекул из одинаковых атомов (гомоядерные) и разных атомов (гетероядерные) на примере ΝО, СО, О₂, F₂.

19.Сравнение МВС и ММО (двухцентровые и многоцентровые связи)
Для описания и расчета ковалентной связи используется два метода. Метод молекулярных орбиталей, в создании которого внес большой вклад Роберт Малликен, следует рассматривать как исследование формы электронных орбиталей в уже образовавшейся молекуле.

Метод предполагает, что при образовании химической связи изменяется состояние всех электронов во взаимодействующих атомах они становятся общими для данной молекулы. АО видоизменяется и превращается в МО.

---

Разница между АО и МО

Заключается в том, что АО принадлежит ядру одного атома является одноцентровой, а МО- принадлежит сразу двум или нескольким ядрам и является многоцентровой. Таким образом, электроны, находящиеся на МО обобществляется сразу всеми атомами данной молекулы (если по МВС они обобществляются только соседними).

Молекулярной орбиталью называют волновую функцию, описывающую состояние электрона в поле всех атомов данной молекулы. Однако форма и энергия МО зависит от того какие электроны участвуют в ее образовании:

а) МО, образованные внутренними (не валентными АО) взаимно не перекрываются, а значит и не изменяют своей формы, не изменившиеся АО, перешедшие в МО, называется не связывающими (МО) электроны в них обладают тем же запасом энергии что и атомы.

б) Валентные АО, вступал в взаимодействие и превращаясь в МО, становятся многоцентровыми, сложными по форме . Наглядно представить изменение формы АО при образование МО можно путем линейной комбинации волновых функцией, описывающих АО обозначим волновые функции АО через φ МО через ψ

Тогда для двух взаимодействующих орбиталей атомов А и В возможны два вида комбинаций:
Ψ =φ_А+φ_В

А+В

Ψ=φ_А -φ_В
Ψ= φ_А+φ_В или Ψ=φ_А -φ_В
При сложении волновых функций электронная плотность в пространстве между ядрами увеличивается, энергия системы при этом снижается такое состояние МО образованное путем, перекрывания АО (А) и АО (В) называется связывающей МО (МО_св )

→ Ψ= φ_А+φ_В

при вычитании волны функций электронные орбитали направлены в разные стороны от ядер атомов.

---

→ Ψ= φ_А-φ_В

электронная плотность =0 и ядра отталкиваются друг от друга, такая МО называется разрыхляющей (МО _разр.), энергия ее выше чем энергия исходных АО (А) и АО(В)

Суть М МО заключается в том, что все электроны находятся на молекулярных орбиталях, единых для всей системы ядер и электронов данной молекулы.

Для определения волновых функций молекулярных орбиталей не пользуют приближение, называемое линейной комбинацией атомных орбиталей (ЛКАО), т.е.

При заключении МО электронами выполняются принцип наименьшей энергии, принцип Паули и правило Хунда

Т.е. согласно принципу наименьшей энергии в первую очередь заполняются МО с наименьшей энергией.

Согласно принципу Паули – на одной МО могут находиться не более 2х электронов с разными значениями спинового квантового числа ( ↑ и ↓) и в соответствии с правилом Хунда электроны распределяются так, чтобы суммарный спин был максимальным, это значит, что на каждой МО с одинаковым значением энергии располагаются по одному электрону ( ↑ ↓)

Для двух атомных молекул соответствует система, обозначений молекул орбиталей – σ и π
F π_P^* σ_P^* π_P^*

---

−

__σ^*

S S

__σ^св

Порядок связи равен полуразности числа е на связывающих и разрыхляющих МО

Количество МО =сумме АО атомов, входящих в состав данной молекулы.

Заполнение МО в атомных молекулах, составляющих, из атомов I-го и II-го периодов происходит в такой последовательности:

σ 1S σ1 S σ2S σ2 S σ2ρ_Х π2ρ_У=π2ρ_z π2 ρ_У=π2 ρ_z σ2 ρ_Х

Порядок связи

Состояние частиц и реально ли их существование Н₂, Н₂⁺,Не₂,Не₂²⁺ можно интерпретировать с точки зрения как МВС так и ММО.

Согласно МВС взаимодействие частиц осуществляется путем спаривания валентных электронов.

Н₂ + Н

---

Смотрите также файлы

• 2Жргізуші Добрый день! Дорогие учителя и ученики! 1жргізуші Бгінгі бізді Роза Баланованы 100 жылдыына орай йымдастырылы отыран Отбасылы таланеттылар.docx

• Таырыбы "Табиат жне біз" Масаты.docx

• Урок 34 Раздел Искусство Кабдолдина А. Б.pptx

• Сценарий сказки Колобок.docx

• Экологические проблемы Дальнего Востока.docx