Молекулярная орбиталь, препятствующая связыванию - Antibonding molecular orbital
 | Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. (Август 2012 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
 | Эта статья включает в себя список общих Рекомендации, но он остается в основном непроверенным, потому что ему не хватает соответствующих встроенные цитаты. (Август 2012 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
В химическая связь теория, разрыхляющая орбиталь это тип молекулярная орбиталь (МО), что ослабляет химическая связь между двумя атомами и помогает поднять энергию молекулы относительно разделенных атомов. Такая орбиталь имеет один или несколько узлы в области связи между ядрами. Плотность электронов на орбитали сконцентрирована за пределами области связывания и отталкивает одно ядро от другого, вызывая взаимное отталкивание двух атомов.[1][2] Это в отличие от связывающая молекулярная орбиталь, который имеет более низкую энергию, чем у отдельных атомов, и отвечает за химические связи.
Двухатомные молекулы
Антибондинг молекулярные орбитали (МО) обычно выше по энергии, чем связывающие молекулярные орбитали. Связывающие и разрыхляющие орбитали образуются, когда атомы объединяются в молекулы. Если два водород атомы изначально находятся далеко друг от друга, они имеют одинаковые атомные орбитали. Однако по мере того, как расстояние между двумя атомами становится меньше, электрон волновые функции начинают перекрываться. В Принцип исключения Паули запрещает любым двум электронам (е-) в молекуле иметь одинаковый набор квантовые числа. Следовательно, каждая исходная атомная орбиталь изолированных атомов (например, уровень энергии основного состояния, 1s) распадается на две молекулярные орбитали, принадлежащие паре, одна по энергии ниже, чем исходный атомный уровень, а другая - выше. Орбиталь, которая находится в более низком энергетическом состоянии, чем орбитали отдельных атомов, является связывающей орбиталью, которая более стабильна и способствует связыванию двух атомов H в H2. Орбиталь с более высокой энергией - это разрыхляющая орбиталь, которая менее устойчива и препятствует связыванию, если она занята. В такой молекуле, как H2, два электрона обычно занимают связывающую орбиталь с более низкой энергией, так что молекула более стабильна, чем отдельные атомы H.
Молекулярная орбиталь становится разрыхляющей, когда меньше электронная плотность между двумя ядрами, чем было бы, если бы вообще не было связывающего взаимодействия. Когда молекулярная орбиталь меняет знак (с положительного на отрицательный) при узловая плоскость между двумя атомами, как говорят, разрушение по отношению к этим атомам. Разрыхляющие орбитали часто обозначаются значком звездочка (*) на диаграммах молекулярных орбиталей.
В гомоядерный двухатомные молекулы, σ * (сигма звезда) разрыхляющие орбитали не имеют узловых плоскостей, проходящих через два ядра, как сигма-облигации, а π * (пи звезда) орбитали имеют одну узловую плоскость, проходящую через два ядра, как пи-облигации. В Принцип исключения Паули гласит, что никакие два электрона во взаимодействующей системе не могут иметь одинаковое квантовое состояние. Если связывающие орбитали заполнены, то любые дополнительные электроны займут разрыхляющие орбитали. Это происходит в He2 молекула, в которой заполнены как орбитали 1sσ, так и 1sσ *. Поскольку разрыхляющая орбиталь больше разжижает, чем склеивающая орбиталь склеиваетмолекула имеет более высокую энергию, чем два разделенных атома гелия, и поэтому она нестабильна.
Многоатомные молекулы
В молекулах с несколькими атомами некоторые орбитали могут быть делокализованный более двух атомов. Конкретная молекулярная орбиталь может быть связь по отношению к некоторым соседним парам атомов и разрушение сцепления с другими парами. Если связывающих взаимодействий больше, чем разрыхляющих взаимодействий, то говорят, что МО является связь, тогда как, если количество разрыхляющих взаимодействий превышает количество связывающих взаимодействий, молекулярная орбиталь называется разрушение.
Например, бутадиен имеет пи-орбитали которые делокализованы по всем четырем атомам углерода. Есть две связывающие пи-орбитали, которые заняты в основное состояние: π1 связывает все атомы углерода, а π2 связь между C1 и C2 и между C3 и C4, и разрыхление между C2 и C3. Существуют также разрыхляющие пи-орбитали с двумя и тремя разрыхляющими взаимодействиями, как показано на диаграмме; они свободны в основное состояние, но может быть занят возбужденные состояния.
по аналогии бензол с шестью атомами углерода имеет три связывающих пи-орбитали и три разрыхляющих пи-орбитали. углерод атом вносит один электрон в π-система В бензоле шесть пи-электронов заполняют три молекулярные пи-орбитали с наименьшей энергией (связывающие пи-орбитали).
Разрыхляющие орбитали также важны для объяснения химические реакции с точки зрения теории молекулярных орбиталей. Роальд Хоффманн и Кеничи Фукуи разделила 1981 Нобелевская премия по химии за их работу и дальнейшее развитие качественный молекулярные орбитальные объяснения химических реакций.
Смотрите также
Рекомендации
- Орчин, М. Джаффе, H.H. (1967) Важность разрыхляющих орбиталей. Хоутон Миффлин. ISBN B0006BPT5O
- Нобелевская премия по химии 1981 г.