Стр. 125 - Строение атома и химическая связь

СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
123
Неспаренный электрон в молекуле NO находится на разрыхляющей π-
орбитали. Его потеря в ионе NО+ сопровождается уменьшением длины связи и
ростом энергии связи.
Задача 11. Используя метод МО, опишите строение водородных соеди-
нений элементов второго периода.
Решение. В случае многоатомных молекул молекулярные орбитали воз-
никают из орбиталей центрального атома и групповой орбитали. Групповая ор-
биталь – это результат комбинации орбиталей периферийных атомов
(лигандов).
Рассмотрим молекулы BеH2 , BH3 , CH4 , NH3, H2 O.
Молекула BеH2 – линейная с центральным атомом Ве, а атомы водорода –
лиганды. У Ве валентные орбитали - 2s, 2px, 2py, 2 pz, у водорода -1 s. 1s – орби-
тали двух атомов водорода образуют две групповые орбитали, которые могут
дать следующие сочетания с орбиталями центрального атома σ s
св σs
разр, σz
св,
σz
разр. Все эти орбитали являются трехцентровыми. Для орбиталей 2рx и 2ру
атома Ве нет подходящих групповых орбиталей, поэтому 2рx и 2ру орбитали не
принимают участия в образовании молекулярных орбиталей. Они переходят в
молекулу BеH2 без изменений в качестве несвязывающих одноцентровых моле-
кулярных орбиталей, принадлежащих атому Ве. Эти орбитали обозначаются π -
МО. Химическая связь в молекуле BеH2 осуществляется за счет двух электрон-
ных пар в трехцентровых σ s
св и σ z
св-орбиталях. Электронные пары в равной
степени принадлежат обоим атомам водорода, поэтому порядок связи Ве – Н
равен 1 и строение молекулы Н – Ве – Н линейно. Обе связи являются равно-
ценными по энергии и длине.
В образовании молекулярных орбиталей молекулы СН4 принимают уча-
стие 2s- , 2px-, 2 py-, 2p z-орбитали атома углерода и 1s-орбитали четырех атомов
водорода. Комбинация 2s-орбитали углерода и 1s-орбиталей четырех атомов
водорода приводит к возникновению пятицентровых молекулярных орбиталей
σs
св и σ s
разр . Комбинация 2px-, 2p y-, 2p z- орбиталей углерода и 1 s-орбиталей ато-
мов водорода приводит к образованию трех σ р
св и σ р
разр пятицентровых орбита-
лей. Характер перекрывания 2px -, 2py -, 2pz- орбиталей углерода и 1s-орбиталей
атомов водорода одинаков. Следовательно, три молекулярные орбитали σ р
св
или σ р
разр имеют одинаковую энергию. Распределение 8 валентных электронов
молекулы СН4 соответствует следующей электронной конфигурации:
(σ s
св)2 (σ x
св )2 (σ у
св)2 (σ z
св)2. 2 s-орбитали атома углерода по энергии резко отлича-
ются от 1s-орбиталей атомов водорода, поэтому эти орбитали практически не
перекрываются друг с другом. 2s-орбиталь углерода в молекуле метана играет
роль несвязывающей. Связь осуществляется за счет двух 2р-электронов углеро-
да и 1s-электронов четырех атомов водорода (см. рис. 4.17).
σS-Связь должна отличаться от трех других связей σрx, σ рy и σрz. Экспе-
римент показал, что, действительно, в молекуле СН4 не все связи равноценны.