Объяснение атомных орбиталей и молекулярных орбиталей

Мы читали об атомных структурах и образовании связей, и мой учитель сказал мне, что когда два атома сливаются или образуют связь, образуются две орбитали. 1-Связывающая молекулярная орбиталь и 2-Антисвязывающая молекулярная орбиталь. Я не могу понять, почему эти две орбитали созданы?

Я искал в Интернете и теперь застрял на том, что, согласно принципу исключения Паули, никакие два электрона не могут иметь одинаковые четыре квантовых числа. Вот почему образуются две орбитали, я думал, две орбитали для каждого электрона, но я узнал, что антисвязывающая молекулярная орбиталь совершенно пуста, имеет высокую энергию, что означает, что в ней нет ни электрона, ни чего-либо еще, и теперь я запутался в этом.

Может ли кто-нибудь объяснить это мне, чтобы я мог объяснить своим одноклассникам?

В теории молекулярных орбиталей (МО) вы рассматриваете движение одиночного электрона в кулоновском поле, создаваемое «голыми» атомными ядрами вашей молекулы («фрагмента»). В этом смысле теория МО является одноэлектронной моделью и как таковая не имеет ничего общего с принципом Паули. На первом шаге (i) вы устанавливаете возможные МО для вашего молекулярного фрагмента. В итоге вы получите набор МО, упорядоченных по их энергии. На втором этапе (ii) вы заполняете эти МО по 2 элоса каждый в порядке возрастания энергии, пока у вас не закончатся элосы. Только в (ii) применяется принцип Паули.
Если вы хотите ПОЧУВСТВОВАТЬ/УВИДЕТЬ, почему это так, посмотрите на мыльные пузыри на поверхности воды. И почитай в инете почему пузыри притягиваются и ОТталкиваются. Эта тема ВСЕ ЕЩЕ является предметом «серьезных»/настоящих исследований.

Ответы (1)

Ваш учитель имеет в виду приближение LCAO как способ расчета молекулярных орбиталей.

Предположим, вы соединяете два атома водорода, т. е. создаете молекулу водорода. Чтобы вычислить электронную структуру, вам нужно решить уравнение Шредингера, но даже для чего-то такого простого, как молекула водорода, уравнение Шредингера слишком сложно для аналитического решения. Чтобы добиться прогресса, нам нужно использовать какой-то приближенный метод.

Когда атомы водорода находятся на большом расстоянии друг от друга, мы знаем, что электронная структура проста — волновая функция атома водорода, ψ ЧАС . Таким образом, в молекуле водорода разумно предположить, что H 2 волновая функция может выглядеть как комбинация двух атомных волновых функций. Мы могли бы добавить или вычесть атомные орбитали, чтобы получить:

Ψ ЧАС 2 + ≈ 1 2 ( ψ ЧАС а + ψ ЧАС б )

или:

Ψ ЧАС 2 − ≈ 1 2 ( ψ ЧАС а − ψ ЧАС б )

Если вы посмотрите на молекулярную орбитальную диаграмму водорода :

Разделение

волновая функция Ψ ЧАС 2 + имеет более низкую энергию, чем атомная волновая функция, потому что она увеличивает плотность электронов между протонами, где они притягиваются к обоим протонам. В отличие от Ψ ЧАС 2 − выше по энергии, потому что он уменьшает плотность электронов между протонами. Поэтому говорят, что две атомные орбитали расщепляются по мере того, как атомы водорода приближаются друг к другу, образуя связывающие и разрыхляющие молекулярные орбитали.

Но я должен подчеркнуть, что это махание рукой. Во многих случаях это может дать вам приблизительное представление о том, что происходит, но это грубая модель, полезная только в простых случаях.

Объяснение атомных орбиталей и молекулярных орбиталей
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v