Erklärung zu Atomorbitalen und Molekülorbitalen

Wir lasen über atomare Strukturen und Bindungsbildung und mein Lehrer sagte mir, dass, wenn zwei Atome fusionieren oder eine Bindung eingehen, zwei Orbitale gebildet werden. 1-Bindungs-Molekülorbital & 2-Anti-Bindungs-Molekülorbital. Ich kann nicht herausfinden, warum diese beiden Orbitale erzeugt werden?

Ich habe im Internet gesucht und bin nun an dem Punkt hängen geblieben, dass nach Paulis Ausschlussprinzip keine zwei Elektronen die gleichen vier Quantenzahlen haben können. Deshalb werden zwei Orbitale gebildet, ich dachte, zwei Orbitale für jedes Elektron, aber ich erfuhr, dass Anti-Bonding Molecular Orbital völlig leer ist und eine hohe Energie hat, was bedeutet, dass kein Elektron oder irgendetwas darin ist, und jetzt bin ich verwirrt.

Kann mir das jemand erklären, damit ich es meinen anderen Klassenkameraden erklären kann?

In der Theorie der Molekülorbitale (MO) betrachten Sie die Bewegung eines einzelnen Elektrons im Coulomb-Feld, das von den "nackten" Atomkernen Ihres Moleküls ("Einheit") erzeugt wird. In diesem Sinne ist die MO-Theorie ein Ein-Elektronen-Modell und hat als solches nichts mit dem Pauli-Prinzip zu tun. Im ersten Schritt (i) richten Sie die möglichen MOs für Ihre Moleküleinheit ein. Am Ende erhalten Sie eine Reihe von MOs, die nach ihrer Energie geordnet sind. Im zweiten Schritt (ii) füllen Sie diese MOs mit jeweils 2 Elos auf, in der Reihenfolge aufsteigender Energie, bis Ihnen die Elos ausgehen. Nur in (ii) kommt das Pauli-Prinzip zur Anwendung.
Wenn Sie fühlen/sehen wollen, warum das so ist, schauen Sie sich die Seifenblasen auf der Wasseroberfläche an. Und lesen Sie im Internet, warum sich Blasen anziehen und abstoßen. Dieses Thema ist NOCH eine Sache der "seriösen"/echten Forschung.

Antworten (1)

Ihr Lehrer bezieht sich auf die LCAO-Näherung als Methode zur Berechnung von Molekülorbitalen.

Angenommen, Sie bringen zwei Wasserstoffatome zusammen, dh erzeugen ein Wasserstoffmolekül. Um die elektronische Struktur zu berechnen, müssen Sie die Schrödinger-Gleichung lösen, aber selbst für etwas so Einfaches wie das Wasserstoffmolekül ist die Schrödinger-Gleichung zu komplex, um sie analytisch zu lösen. Um Fortschritte zu erzielen, müssen wir eine ungefähre Methode anwenden.

Wenn die Wasserstoffatome weit voneinander entfernt sind, wissen wir, dass die elektronische Struktur einfach die Wellenfunktion eines Wasserstoffatoms ist. ψ H . Im Wasserstoffmolekül ist es also eine vernünftige Vermutung, dass das H 2 Wellenfunktion könnte ein bisschen wie eine Kombination der beiden atomaren Wellenfunktionen aussehen. Wir könnten die Atomorbitale addieren oder subtrahieren, um zu geben:

Ψ H 2 + ≈ 1 2 ( ψ H A + ψ H B )

oder:

Ψ H 2 − ≈ 1 2 ( ψ H A − ψ H B )

Wenn Sie sich das Molekülorbitaldiagramm für Wasserstoff ansehen :

Teilen

die Wellenfunktion Ψ H 2 + ist energieärmer als die Atomwellenfunktion, weil sie die Elektronendichte zwischen den Protonen erhöht, wo sie von beiden Protonen angezogen werden. Im Gegensatz Ψ H 2 − ist energetisch höher, weil es die Elektronendichte zwischen den Protonen verringert. Daher wird gesagt, dass sich die beiden Atomorbitale aufspalten, wenn sich die Wasserstoffatome einander nähern, um bindende und antibindende Molekülorbitale zu ergeben.

Aber ich muss betonen, dass dies ein handwinkender Ansatz ist. In vielen Fällen kann es Ihnen eine ungefähre Vorstellung davon geben, was vor sich geht, aber es ist ein grobes Modell und nur in einfachen Fällen nützlich.

Erklärung zu Atomorbitalen und Molekülorbitalen
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v