Пример 1. Используя метод молекулярных орбиталей, объясните различные значения энергии и длины связи в частицах F2 и F2+ Частица Е св

Используя метод молекулярных орбиталей, объясните различные значения энергии и длины связи в частицах F₂ и F₂⁺

Решение

Процесс образования частицы F₂ можно представить записью:

F [1s²2s²2p⁵] + F [1s²2s²2p⁵] →

F₂ [σ (1s)² σ *(1s)² σ (2s)² σ *(2s)² σ (2p_x)²π (2p_y)²π (2p_z)² π *(2p_y)² π *(2p_z)²].

Перекрывание 1s- атомных орбиталей приводит к заполнению σ (1s) - связывающей и σ *(1s)- разрыхляющей молекулярных орбиталей двумя электронами с антипараллельными спинами и не изменяет энергию связывающихся атомов и в дальнейшем может не учитываться. В молекуле F₂ имеется избыток двух связывающих электронов, что соответствует одинарной связи или порядку связи n, равному единице, который для двухатомной частицы рассчитывается по формуле: = =1, где N – количество связывающих электронов, N^* - количество разрыхляющих электронов.

Все электроны в молекуле F₂ спарены (спины электронов на отдельных молекулярных орбиталях параллельны) и частица не обладает магнитными свойствами (диамагнитна).

На рис.1 представлена энергетическая диаграмма образования молекулы F₂.

Процесс образования частицы F₂⁺ можно представить записью:

F [К2s²2p⁵] + F⁺ [К2s²2p⁴] →

F₂⁺ [ККσ (2s)² σ *(2s)² σ (2p_x)²π (2p_y)²π (2p_z)² π *(2p_y)² π *(2p_z)¹].

В молекулярном ионе F₂⁺ имеется избыток трех связывающих электронов, что соответствует полуторной связи или порядку связи, равному 1, 5.

Увеличение количества связывающих электронов приводит к упрочнению связи и уменьшению межъядерного расстояния (длины связи). В молекулярном ионе F₂⁺ имеется один неспаренный электрон и частица обладает магнитными свойствами (парамагнитна).

На рис.2 представлена энергетическая диаграмма образования молекулы F₂⁺.

Рис.1 Энергетическая диаграмма молекулы F₂

Атомные орбитали Молекулярные орбитали Атомные орбитали

Рис.2 Энергетическая диаграмма молекулярного иона F₂⁺

Атомные орбитали Молекулярные орбитали Атомные орбитали