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Come si possono disegnare diagrammi orbitali atomici e molecolari?

Userò ossigeno (#"O"_2(g)#) come esempio.

Con l'ossigeno, sai che le energie del potenziale orbitale atomico vanno nel seguente ordine:

#V_(1s)# #"<<"# #V_(2s) < V_(2p)#

Quindi il diagramma orbitale atomico è semplicemente quegli orbitali in quell'ordine di energia. Si noti che il #1s# gli orbitali hanno un'energia significativamente inferiore rispetto a #2s# orbitali.

Per la diatomica omonucleare #"O"_2#, abbiamo semplicemente due copie di questo diagramma orbitale atomico molto distanti all'inizio. Riempi quelli con ossigeno 8 elettroni (2 core + 6 valenza).

Ora ne abbiamo due uguali diagrammi orbitali atomici disposte:

Quindi, per il diagramma orbitale molecolare, esaminiamo come questi orbitali atomici interagiscono tra loro in a combinazione lineare di orbitali atomici (LCAO). Ecco come va (ovviamente, il #ns# sono compatibili con #ns#).

Prendendo l'asse internucleare come #z#-asse abbiamo:

  • #"AO"_(1s) + "AO"_(1s) = sigma_(1s) + sigma_(1s)^"*"# (strong head-on overlap)
  • #"AO"_(2s) + "AO"_(2s) = sigma_(2s) + sigma_(2s)^"*"# (strong head-on overlap)
  • #"AO"_(2p_x) + "AO"_(2p_x) = pi_(2p_x) + pi_(2p_x)^"*"# (weak sidelong overlap)
  • #"AO"_(2p_y) + "AO"_(2p_y) = pi_(2p_y) + pi_(2p_y)^"*"# (weak sidelong overlap)
  • #"AO"_(2p_z) + "AO"_(2p_z) = sigma_(2p_z) + sigma_(2p_z)^"*"# (strong head-on overlap)

Quindi prendiamo 10 orbitali atomici e generano 10 orbitali molecolari, in conformità con la conservazione degli orbitali.

In base alla quantità di sovrapposizione orbitale, i relativi cambiamenti di energia differiscono passando dall'orbitale atomico all'orbitale molecolare. Maggiore sovrapposizione = maggiore cambiamento di energia.

Ecco perché il #sigma_(2p_z)# gli orbitali molecolari hanno un'energia inferiore rispetto a #pi_(2p_x)# e #pi_(2p_y)# orbitali molecolari.

E infine, basta inserire gli elettroni in conformità con La regola di Hund, la Principio di esclusione di Pauli, e il Principio di Aufbau.

si ottiene 8 elettroni da ciascun ossigeno, così si ottiene 16 totale:

E in effetti, questo è d'accordo Altro MO diagrammi of #"O"_2(g)#.

Questo è noto come terzina (#""^3 Sigma#) ossigeno, lo stato fondamentale del gas ossigeno.

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