Молекулярная орбиталь
Молекулярная орбиталь — математическая модель, описывающая специфическое поведение электрона в молекуле. Конкретно — одноэлектронная волновая функция, задающая состояние электрона, общего для нескольких входящих в молекулу атомов.
Образование молекулярных орбиталей из атомных изображают в виде энергетической диаграммы, где по вертикали откладывают значения энергии орбиталей. Слева и справа на диаграмме приводят энергетические уровни атомных орбиталей, в середине — уровни образованных из них молекулярных орбиталей.
В зависимости от распределения электронов по разрыхляющим и связывающим молекулярным орбиталям находятся такие свойства вещества, как энергия ионизации молекулы, структурная формула молекулы, магнитные свойства молекулы, окраска веществ.
Качества молекулярной орбитали[править]
Характер распределения электронов по молекулярной орбитали определяет порядок (кратность) связи, её энергию, межъядерные расстояния (длина связи), магнитные свойства молекул и др. Заполнение молекулярных орбиталей подчиняется тем же правилам, что и заполнение атомных: принципу энергетической выгодности, принципу Паули, правилу Хунда.
Кратность связи в теории молекулярных орбиталей определяется выражением
Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle ~N={\frac{n_{\rm{bond}}-n_{\rm{aer}}}{2}}}
где Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle ~n_{\rm{bond}}} и Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle ~n_{\rm{aer}}} — суммарные количества электронов на связывающих и разрыхляющих орбиталях соответственно.
Виды молекулярных орбиталей[править]
Различают связывающие и разрыхляющие молекулярные орбитали. В связывающей молекулярной орбитали электронная плотность концентрируется между ядрами, в разрыхляющей молекулярной орбитали — за ядрами, а между ними она равна нулю.
Связывающая молекулярная орбиталь характеризуется повышенной электронной плотностью в пространстве между ядрами, поэтому такая орбиталь энергетически более выгодна, чем атомные орбитали.
Молекулярные орбитали, образованные перекрыванием атомных орбиталей по оси расположения атомных ядер, называют σ-орбиталями.
Молекулярные орбитали в разных типах молекул[править]
В гетероядерных двухатомных молекулах связывающие орбитали по энергии ближе к орбиталям более электроотрицательного атома, разрыхляющие — ближе к орбиталям менее электроотрицательного атома. В связывающую орбиталь больший вклад вносит орбиталь более электроотрицательного атома, а в разрыхляющую — орбиталь менее электроотрицательного атома.
Для многоатомных молекул молекулярная орбиталь составляется из орбитали центрального атома и так называемой групповой орбитали. Групповая орбиталь представляет собой результат комбинации орбиталей периферических атомов (лигандов).