Χρησιμοποιήστε τη θεωρία της μοριακής τροχιάς για να περιγράψετε την ομοιοπολική σύνδεση;
Ο ομοιοπολική συγκόλληση εξηγείται από τη θεωρία μοριακής τροχιάς
Η θεωρία της μοριακής τροχιάς (MOT) παρέχει μια πιο ολοκληρωμένη και ακριβή περιγραφή της ομοιοπολικής σύνδεσης από το απλό μοντέλο DOT Lewis. Εδώ είναι μια κατανομή:
1. Τα ατομικά τροχιακά συνδυάζονται για να σχηματίσουν μοριακά τροχιακά:
- Όταν τα άτομα πλησιάζουν ο ένας τον άλλον για να σχηματίσουν έναν δεσμό, τα ατομικά τροχιακά τους αλληλεπιδρούν και αλληλεπικαλύπτονται.
- Αυτή η επικάλυψη έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό νέων τροχιακών, που ονομάζονται μοριακά τροχιακά, που περιλαμβάνουν ολόκληρο το μόριο.
- Ο αριθμός των μοριακών τροχιακών που σχηματίστηκαν ισούται με τον αριθμό των ατομικών τροχιακών που συνδυάζονται.
2. Τύποι μοριακών τροχιακών:
- Συγκόλληση μοριακών τροχιακών: Αυτά τα τροχιακά είναι χαμηλότερα στην ενέργεια από τα αρχικά ατομικά τροχιακά και σχηματίζονται με εποικοδομητική παρεμβολή ατομικών τροχιακών. Τα ηλεκτρόνια στα τροχιακά συγκόλλησης σταθεροποιούν το μόριο.
- μοριακά τροχιακά αντιβόου: Αυτά τα τροχιακά είναι υψηλότερα σε ενέργεια από τα αρχικά ατομικά τροχιακά και σχηματίζονται από καταστροφικές παρεμβολές. Τα ηλεκτρόνια σε τροχιακά αντιβασιόν, αποσταθεροποιούν το μόριο.
3. Γεμίζοντας μοριακά τροχιακά με ηλεκτρόνια:
- Τα ηλεκτρόνια από τα αρχικά ατομικά τροχιακά αναδιανεμήθηκαν στα νέα μοριακά τροχιακά, ακολουθώντας την αρχή του Aufbau και τον κανόνα του Hund.
- Τα τροχιακά χαμηλότερα ενεργειακά συγκόλληση γεμίζουν πρώτα, ακολουθούμενα από τα υψηλότερα ενεργειακά αντιβασιώδη τροχιακά.
4. Παραγγελία ομολόγων και σταθερότητα:
- Παραγγελία δεσμού: Η μισή διαφορά μεταξύ του αριθμού των ηλεκτρονίων σε τροχιακά συγκόλλησης και του αριθμού των ηλεκτρονίων σε τροχιακά αντιβόμου.
- Η υψηλότερη σειρά δεσμών αντιστοιχεί σε έναν ισχυρότερο και μικρότερο δεσμό, υποδεικνύοντας μεγαλύτερη σταθερότητα.
Παράδειγμα:H₂ μόριο
- Δύο άτομα υδρογόνου έχουν το καθένα ένα ατομικό τροχιακό 1S.
- Όταν πλησιάζουν ο ένας τον άλλον, τα 1 τροχαία τους επικαλύπτονται για να σχηματίσουν δύο μοριακά τροχιακά:σ (Sigma) δεσμό και σ* (Sigma star) αντιμονό.
- Τα δύο ηλεκτρόνια από τα άτομα υδρογόνου καταλαμβάνουν την τροχιακή σύνδεση σ, με αποτέλεσμα μια σειρά δεσμού 1 ((2-0)/2 =1).
- Αυτός ο ενιαίος δεσμός είναι υπεύθυνος για τη σταθερότητα του μορίου Η.
Πλεονεκτήματα του MOT πάνω από τις δομές Lewis:
- εξηγεί το σχηματισμό πολλαπλών δεσμών (διπλών, τριπλών) και τα διαφορετικά μήκη και τα πλεονεκτήματα τους.
- αντιπροσωπεύει τον παραμαγνητισμό μορίων όπως το O₂.
- Παρέχει μια πιο ρεαλιστική εικόνα της κατανομής ηλεκτρονίων σε μόρια.
Περιορισμοί του MOT:
- Μπορεί να γίνει πολύπλοκο για μεγαλύτερα μόρια με πολλά ατομικά τροχιακά.
- Απαιτεί πιο εξελιγμένους υπολογισμούς σε σύγκριση με απλές δομές Lewis.
Συμπερασματικά, Η θεωρία της μοριακής τροχιάς προσφέρει μια πληρέστερη και ακριβή κατανόηση της ομοιοπολικής σύνδεσης λαμβάνοντας υπόψη το σχηματισμό νέων μοριακών τροχιακών, την κατανομή των ηλεκτρονίων μέσα σε αυτά τα τροχιακά και την προκύπτουσα σειρά δεσμών και σταθερότητα. Ενώ μπορεί να είναι πιο περίπλοκο από τις δομές Lewis, παρέχει μια βαθύτερη εικόνα για τη φύση των χημικών δεσμών.
