Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
1.11ORBITALEMOLEKULARNE
31
+
ψ1s(orbitalatomowy)
Wiązanieψ(orbitalatomowy)
(a)
ψ1s(orbitalatomowy)
=
+
(b)
RYS.1.10(a)Nakładaniesię
dwóchorbitaliatomowychwodoru
1sotymsamymznakufazowym
(zaznaczonoidentycznymkolorem)
wceluutworzeniawiążącegoorbitalu
molekularnego.(b)Analogiczne
nakładaniesiędwóchfalotejsamej
fazie,skutkujewzmocnieniemfali
izwiększonąamplitudą
Wprzypadkumodelucząsteczkiwodoruprzedstawionegopowyżej,zacieniowanesfery
reprezentująorbital1skażdegozatomówwodoru.Gdydwaatomywodoruzbliżąsiędo
siebie,ichorbitale1szaczynająsięnakładać,ażichorbitaleatomowepołącząsię,tworząc
orbitalecząsteczkowe(molekularne).
•Orbitalmolekularny(MO)reprezentujeobszarprzestrzeni,wktórymmożnazna-
leźćjedenlubdwaelektronycząsteczki.
•Orbital(atomowylubmolekularny)możezawieraćmaksymalniedwaelektrony
osparowanychspinach(zasadawykluczeniaPauliego).
•Gdyorbitaleatomowełącząsię,tworzącorbitalecząsteczkowe,liczbaorbitalimole-
kularnychjestzawszerównaliczbieorbitaliatomowych,któresiępołączyły.
Takwięcwtworzeniucząsteczkiwodorudwaorbitaleatomowe1słącząsię,tworząc
dwaorbitalemolekularne.Powstajądwaorbitale,ponieważwłaściwościmatematyczne
funkcjifalowychpozwalająnaichłączenieprzezdodawanielubodejmowanie.Toznaczy,
mogąłączyćsięzgodniezfazą(ang.inphase)lubniezgodniezfazą(ang.outofphase).
•Wiążącyorbitalmolekularny(ψ
molec)powstajewtedy,gdydwaorbitaleotejsamej
fazienakładająsię(zachodząnasiebie)(rys.1.10).
•Antywiążącyorbitalmolekularny(ψ*
molec)powstajewówczas,gdynakładająsiędwa
orbitaleoprzeciwnychfazach(rys.1.11).
Dwaelektronyzobuatomówwodorusązlokalizowanenawiążącymorbitalumoleku-
larnymcząsteczkiwodoruonajniższejenergii(stanpodstawowy).Funkcjafalowaψ
(idlategoteżψ
2)madużąwartośćwobszarzemiędzyjądrami,dokładnietak,jakocze-
kiwano,ponieważelektronysąwspólnedlaobująder,tworzącwiązaniekowalencyjne.
Antywiążącyorbitalmolekularnyniezawieraelektronówwstaniepodstawowymczą-
steczkiwodoru.Cowięcej,wartośćψ(azatemrównieżψ
2)dochodzidozera,copowoduje
powstaniemiędzyjądramiwęzła(ψ=0).Orbitalantywiążącyniezapewniaobecności
elektronówmiędzyatomami,atymsamymniebierzeudziałuwwiązaniu.
To,cowłaśnieopisaliśmy,maswójodpowiednikwmatematycznymujęciuzwanym
metodąLCAO(ang.linearcombinationofatomicorbitals).WykorzystującLCAO,funkcje
falowedlaorbitaliatomowychsąliniowąkombinacją(przezichdodawanielubodejmo-
wanie)wceluuzyskanianowychfunkcjifalowychdlaorbitalicząsteczkowych.
ψ1s(orbitalatomowy)
+
ψ1s
(orbitalatomowy)Antywiążący(antibonding)ψ
Węzeł
(orbitalmolekularny)
RYS.1.11(a)Nakładaniedwóchorbitali
atomowychwodoru1soprzeciwnych
(a)
znakachfazowych(zaznaczonoróżnymi
kolorami),tworzącorbitalantywiążący.
Węzeł
(b)Analogicznenakładaniesiędwóch
faloprzeciwnymznaku,powoduje
+
wygaszanieizmniejszonąamplitudę
(b)
=
fali.Węzełpojawiasię,gdynastępuje
całkowiteanulowanieprzeciwnych
faz,cooznaczażewartośćpołączonej
funkcjifalowejwynosizero
