Основное различие - связывание против разрыхляющих молекулярных орбиталей

Теория молекулярных орбиталей объясняет химические связи между атомами в молекуле. В нем говорится, что две атомные орбитали перекрываются друг с другом, чтобы образовать связь. Это перекрытие вызывает смешивание двух орбиталей, образуя молекулярную орбиталь. Есть два типа молекулярных орбиталей: связывающие молекулярные орбитали и антисвязывающие молекулярные орбитали. Связующие молекулярные орбитали состоят из электронов связи. Эти электроны спарены друг с другом, образуя ковалентную связь. Молекулярные орбитали, препятствующие связыванию, находятся вне связи, поскольку они не участвуют в связывании. Основное различие между связывающими и разрыхляющими молекулярными орбиталями состоит в том, что связывающие молекулярные орбитали представляют форму молекулы, тогда как разрыхляющие молекулярные орбитали не вносят вклад в определение формы молекулы.

Ключевые области покрыты

1. Что такое связывающие молекулярные орбитали - Определение, структуры, вклад в химическое связывание 2. Что такое разрыхляющие молекулярные орбитали - Определение, структуры, вклад в химическое связывание 3. В чем разница между связывающими и разрыхляющими молекулярными орбиталями? - Сравнение основных различий

Ключевые термины: антисвязывающая молекулярная орбиталь, звездочка, атомная орбиталь, связанная электронная пара, связывающая молекулярная орбиталь, теория молекулярных орбиталей.

Что такое связывающие молекулярные орбитали

Связующие молекулярные орбитали - это тип молекулярных орбиталей, которые участвуют в образовании химической связи. Эти орбитали образуются из-за перекрытия двух атомных орбиталей двух разных атомов. Это перекрытие приводит к смешиванию двух атомных орбиталей, образуя молекулярные орбитали. Для такого смешивания две атомные орбитали должны иметь сравнимые энергии и правильную симметрию.

Электронная плотность связывающих молекулярных орбиталей выше, чем у разрыхляющих орбиталей. Энергия этих связывающих молекулярных орбиталей меньше энергии атомных орбиталей, которые были смешаны вместе, чтобы сформировать связывающую молекулярную орбиталь. Эти связывающие молекулярные орбитали более стабильны, поскольку более низкий уровень энергии указывает на более высокую стабильность.

Кроме того, связывающие молекулярные орбитали способствуют определению молекулярной геометрии определенной молекулы. Пространственное расположение этих связывающих молекулярных орбиталей представляет форму молекулы, поскольку пары электронов связи находятся на этих связывающих молекулярных орбиталях.

Рисунок 1: Молекулярная орбитальная диаграмма H₂

На изображении выше показана диаграмма молекулярных орбиталей He.₂ молекула. Атомные орбитали двух атомов H показаны справа и слева. В середине показаны связывающая и разрыхляющая орбитали. Здесь связывающая орбиталь задается как σ_{1 с} потому что это связывающая орбиталь 1-й орбитали H. «E» представляет энергию. Следовательно, уровень энергии связывающих молекулярных орбиталей меньше, чем у разрыхляющих молекулярных орбиталей и атомных орбиталей.

Что такое разрыхляющие молекулярные орбитали

Антисвязывающие молекулярные орбитали - это орбитали, содержащие электроны за пределами области между двумя атомными ядрами. Электроны на разрыхляющих орбиталях снижают стабильность молекулы, поскольку эти электроны проводят большую часть своего времени вне ядер атомов. Следовательно, электронная плотность разрыхляющих молекулярных орбиталей меньше, чем у связывающих молекулярных орбиталей, а разрыхляющие молекулярные орбитали указывают на электронную плотность вне связи.

Антисвязывающие молекулярные орбитали имеют более высокую энергию, чем атомные орбитали и связывающие молекулярные орбитали. Это связано с тем, что электроны на этих орбиталях не способствуют уменьшению отталкивания между двумя атомными ядрами. Следовательно, стабильность соединений, имеющих электроны на разрыхляющих молекулярных орбиталях, ниже. Однако в стабильных соединениях присутствие электронов на разрыхляющих молекулярных орбиталях отсутствует или меньше. Пространственное расположение разрыхляющих молекулярных орбиталей не определяет форму или геометрию молекулы.

Рисунок 2: Молекулярная орбитальная энергия He₂ Молекула

Согласно приведенному выше изображению, электронная плотность на связывающей молекулярной орбитали равна плотности разрыхляющей молекулярной орбитали. Следовательно, это очень нестабильная молекула. Следовательно, Он₂ молекулы не существует. Молекулярная орбиталь, разрыхляющая связь, обозначается как σ *.

Разница между связывающими и разрыхляющими молекулярными орбиталями

Определение

Связующие молекулярные орбитали: Связующие молекулярные орбитали - это тип молекулярных орбиталей, которые участвуют в образовании химической связи.

Антисвязывающие молекулярные орбитали: Антисвязывающие молекулярные орбитали - это орбитали, содержащие электроны за пределами области между двумя атомными ядрами.

Электронная плотность

Связующие молекулярные орбитали: Электронная плотность на связывающих молекулярных орбиталях выше.

Антисвязывающие молекулярные орбитали: Электронная плотность на разрыхляющих молекулярных орбиталях мала.

Энергия

Связующие молекулярные орбитали: Энергия связывания молекулярной орбитали сравнительно ниже.

Антисвязывающие молекулярные орбитали: Энергия разрыхляющей молекулярной орбитали сравнительно выше.

Представление

Связующие молекулярные орбитали: Связующие молекулярные орбитали представлены без звездочки (*).

Антисвязывающие молекулярные орбитали: Антисвязывающие молекулярные орбитали обозначены звездочкой (*).

Геометрия молекулы

Связующие молекулярные орбитали: Геометрия молекулы представлена ​​пространственным расположением связывающих молекулярных орбиталей.

Антисвязывающие молекулярные орбитали: Геометрия молекулы не зависит от пространственного расположения разрыхляющих молекулярных орбиталей.

Электроны

Связующие молекулярные орбитали: Электроны на связывающей молекулярной орбитали способствуют образованию связи.

Антисвязывающие молекулярные орбитали: Электроны на разрыхляющих молекулярных орбиталях не способствуют образованию связи.

Стабильность

Связующие молекулярные орбитали: Стабильность связывающих молекулярных орбиталей сравнительно выше.

Антисвязывающие молекулярные орбитали: Стабильность разрыхляющих молекулярных орбиталей сравнительно ниже.

Заключение

Теория молекулярных орбиталей объясняет образование химической связи между двумя атомами через перекрытие или смешение атомных орбиталей. Это смешение атомных орбиталей формирует новые орбитали, которые называются молекулярными орбиталями. Молекулярные орбитали могут быть найдены либо как связывающие молекулярные орбитали, либо как антисвязывающие молекулярные орбитали. Основное различие между связывающими и разрыхляющими молекулярными орбиталями состоит в том, что связывающие молекулярные орбитали представляют форму молекулы, тогда как разрыхляющие молекулярные орбитали не вносят вклад в определение формы молекулы.

Использованная литература:

1. «Связывание и разрушение молекулярных орбиталей - безграничный открытый учебник». Безграничный. Boundless, 26 мая 2016 г. Web. Доступна здесь. 10 августа 2017 г. 2. «Связывающие и разрыхляющие орбитали». Химия LibreTexts. Libretexts, 19 июня 2017 г. Web. Доступна здесь. 10 августа 2017.

Изображение предоставлено:

1. «Dihydrogen-MO-Diagram» Автор CCoil (обсуждение) - собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia2. «Не связывающая орбиталь He2» Хельвет - собственная работа (GFDL) через Commons Wikimedia