Связывающие и разрыхляющие молекулярные орбитали
Разницу между связывающими и разрыхляющими молекулярными орбиталями лучше всего можно объяснить с помощью «теории молекулярных орбиталей». Эти два типа молекулярных орбиталей образуются при образовании ковалентных химических связей. Наиболее существенное различие между связывающими и разрыхляющими молекулярными орбиталями заключается в их энергетических уровнях по сравнению с исходными атомными орбиталями. Эта разница энергетических уровней приводит к другим различиям между двумя молекулярными орбиталями.
Связывающие и разрыхляющие молекулярные орбитали образованы линейными комбинациями атомных орбиталей. Следующие ключевые концепции очень важны для понимания разницы между связывающими и разрыхляющими молекулярными орбиталями.
Принцип Ауфбау – первыми заполняются орбитали с наименьшей энергией.
Принцип исключения Паули. Максимальное количество электронов (с противоположными спинами), которые могут занимать орбиталь, равно двум.
Правило Хунда. Когда имеется несколько молекулярных орбиталей с одинаковой энергией, электроны занимают молекулярные орбитали по одному, прежде чем два займут одну и ту же молекулярную орбиту.
Что такое связывающие молекулярные орбитали?
Связывающие молекулярные орбитали образуются из атомных орбиталей путем синфазного сочетания атомных орбиталей. Это увеличивает электронную плотность между связанными атомами. Их энергия ниже, чем у атомных орбиталей. Электроны сначала заполняются связывающими молекулярными орбиталями и стабилизируют молекулу, поскольку связывают меньше энергии, чем электрон в родительском атоме.
Диаграмма молекулярной орбиты водорода
Что такое разрыхляющие молекулярные орбитали?
Разрыхляющие молекулярные орбитали образованы противофазной комбинацией атомных орбиталей, что уменьшает электронную плотность между двумя атомами. У разрыхляющих молекулярных орбиталей энергия выше, чем у образующих их атомных орбиталей. В связи с этим, когда электроны заполняются на разрыхляющие молекулярные орбитали, это дестабилизирует связь между двумя атомами.
H2 1sσ разрыхляющая молекулярная орбиталь
В чем разница между связывающими молекулярными орбиталями и разрыхляющими молекулярными орбиталями?
Энергия:
ЭНЕРГИЯРазрыхляющие молекулярные орбитали > ЭНЕРГИЯСвязывающие молекулярные орбитали
• Связывающие молекулярные орбитали имеют меньшую энергию по сравнению с родительской атомной орбиталью.
• Разрыхляющие молекулярные орбитали обладают большей энергией, чем материнские атомные орбитали.
• Обычно электроны сначала заполняют нижние энергетические уровни. Поэтому электроны сначала заполняются на связывающие молекулярные орбитали, а затем на разрыхляющие молекулярные орбитали.
Стабильность:
• Связывающие молекулярные орбитали более стабильны, чем разрыхляющие молекулярные орбитали и исходная атомная орбиталь.
• Разрыхляющие молекулярные орбитали менее стабильны, чем связывающие молекулярные орбитали и родительские атомные орбитали.
• Основной причиной разницы в стабильности является разница уровней энергии. Чем выше энергия, тем меньше стабильность. Чем ниже энергия, тем выше стабильность.
Электронная доступность:
• Вероятность обнаружения электрона на связывающих молекулярных орбиталях очень высока.
• Нахождение электрона на разрыхляющих молекулярных орбиталях минимально.
Вклад в форму молекулы:
• Связывающие молекулярные орбитали напрямую влияют на форму молекулы.
• Разрыхляющие молекулярные орбитали не влияют на форму молекулы.
