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Diagrammi degli orbitali molecolari

UniversitàChimicaRiempimento schematico degli OM di valenza di molecole omonucleari, con popolazioni secondo Hund e is superfici LCAO idrogenoidi con segno

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Informazioni su questo esperimento

Riempi le caselle degli orbitali leganti e antileganti, prevedi l’ordine di legame e il numero di elettroni spaiati, quindi esamina in tre dimensioni l’interferenza di fase delle combinazioni di orbitali atomici.

Obiettivi di apprendimento

  • Applica la regola di Pauli per l’occupazione e la regola di Hund agli orbitali degeneri.
  • Calcola l’ordine di legame del modello a partire dal numero di elettroni leganti e antileganti.
  • Collega gli elettroni spaiati a una semplice previsione paramagnetica.

Come si usa

  1. 1Carica l’ossigeno e verifica la presenza di due elettroni spaiati nei suoi orbitali π antileganti degeneri.
  2. 2Confronta gli ordini di legame di azoto e ossigeno e le rispettive superfici orbitali selezionate.
  3. 3Rimuovi gli elettroni, collocali manualmente e confronta le tue occupazioni con la configurazione dello stato fondamentale.
  4. 4Esamina una combinazione legante e una antilegante e individua un nodo internucleare, se presente.

Il modello

L’ordine di legame è la differenza tra l’occupazione degli orbitali leganti e antileganti, divisa per due.
La fase relativa degli orbitali atomici determina se l’interferenza è costruttiva o distruttiva.
I segni opposti della funzione d’onda sono informazioni sulla fase, non cariche elettriche opposte.

Ipotesi

  • I livelli energetici sono schematici. Per B2, C2 e N2, i livelli π leganti si trovano al di sotto di σ-2p; per O2, F2 e Ne2, l’ordine è invertito.
  • I diagrammi del secondo periodo omettono gli orbitali di core 1s leganti e antileganti occupati, i cui contributi all’ordine di legame si annullano. Idrogeno ed elio utilizzano solo combinazioni 1s.
  • Le is superfici utilizzano combinazioni non normalizzate di orbitali idrogenoidi 1s, 2s o 2p con una comune scala di lunghezza effettiva. Non sono orbitali molecolari autoconsistenti né energie misurate.
  • Sono ammesse occupazioni manuali di stati eccitati, e un ordine di legame positivo da solo non dimostra la reale stabilità di una molecola. La classificazione magnetica segue la regola elementare degli elettroni spaiati.

Provalo in classe

  1. Q1Perché l’ossigeno ha elettroni spaiati anche se il suo numero totale di elettroni è pari?
  2. Q2Perché l’aggiunta di un elettrone a un orbitale antilegante riduce l’ordine di legame di mezza unità?

Domande frequenti

Perché i due colori possono incontrarsi in un nodo?

Indicano segni opposti dell’ampiezza orbitale. Un nodo è uno zero della funzione d’onda combinata; elevandola al quadrato, il contributo di quell’orbitale è nullo.

Perché cambia l’ordine delle righe degli orbitali per gli elementi del periodo inferiore?

Il diagramma include il consueto effetto qualitativo della mescolanza s-p per le molecole biatomiche più leggere del secondo periodo. Non calcola le energie orbitali a partire dai primi principi.