ГЛАВА 2 СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ 2.1 ...

Рис. 1.46. Энергетическая диаграмма образования молекулярныхорбиталей (МО) из двух атомных орбиталей (АО)Поскольку на молекулярной орбитали возможно пребывание как двух, так и одногоэлектрона, метод МО позволяет оценивать вклад в химическую связь не только электронныхпар, но и отдельных электронов.Если при образовании молекулы из атомов электрон займет молекулярную орбиталь ψ 1 снизкой энергией, то полная энергия системы понизится, система перейдет в болееустойчивое состояние, т. е. образуется химическая связь. Поэтому орбиталь ψ 1 называютсвязывающей. Переход электрона на орбиталь ψ 2 увеличит энергию системы, связь при этомне образуется, наоборот, система станет менее устойчивой. Такую орбиталь называютразрыхляющей.Связывающее и разрыхляющее действие электронов можно понять, если обратиться кматематическим выражениям молекулярных волновых функций орбиталей. При сложенииатомных волновых функций ϕ 1 и ϕ 2 волновая функция ψ (а следовательно, и ψ 2 ) впространстве между ядрами возрастает - появляется зона высокой электронной плотности,которая притягивает ядра и осуществляет химическую связь. При вычитании ϕ 2 из ϕ 1электронная плотность между ядрами уменьшается, что усиливает их отталкивание.Атомные орбитали могут перекрывать друг друга, как по σ-, так и по π-типу, врезультате формируются молекулярные σ- и π-орбитали. Образование различныхмолекулярных орбиталей показано схематически на рис. 1.47. Молекулярные σ-орбитали,образованные из атомных s-орбиталей, обозначены σ s ; σ-орбитали, полученные из атомныхp-орбиталей, обозначены σ z (для двухатомных молекул принято считать ось z проходящейчерез ядра атомов); π-орбитали, образованные из атомных р y - и р x - орбиталей, обозначенысоответственно π y и π x . Разрыхляющие орбитали отмечают звездочкой σ z *, π y *. Часто МОобозначают также, указывая после букв σ или π те АО, из которых образоваласьмолекулярная орбиталь: σ1s, π2р x и т. д. Эти обозначения более строгие, но они длиннее.В методе МО гораздо проще, чем в методе ВС, учитывается делокализация электронов. Еслидля этого в методе ВС приходится применять громоздкое и не отвечающее реальнойдействительности построение - метод наложения валентных схем, то теория МО в такихслучаях просто использует многоцентровые молекулярные орбитали; соответствующие имэлектронные облака окружают несколько атомов, что обусловливает химическую связь.Такой подход значительно упрощает расчеты.