Chimie Anorganica [PDF]

Zitiervorschau

Metoda Orbitalilor Moleculari Metoda Legăturilor de Valenţă • Metoda Legăturilor de Valenţă (MLV) nu se poate explica satisfăcător:  unele molecule au legături echivalente între cele simple şi cele duble;  unele molecule au proprietăţi magnetice. • Un model mai “sofisticat” bazat pe orbitali moleculari poate rezolva aceste probleme.  Metoda Orbitalilor Moleculari (MOM) este un model mai evoluat faţă de MLV în care orbitalii reflectă geometria moleculei.  Vizualizarea moleculei este mai dificilă şi mai puţin intuitivă.

Metoda Orbitalilor Moleculari Metoda Legăturilor de Valenţă

Legătura chimică între 2 atomi “A” şi “B” 2

2

2

ψ AB  C2A ψ A  C2B ψ B  2CAC B ψ A  ψ B • • • •

“+” suprapunerea orbitalilor atomici OA “•” generarea unor noi orbitali moleculari OM “±” orbitali de legătură (+) şi de antilegătură (-) constantele CA şi CB – coeficienţi de contribuţie, indicând contribuţia fiecărui orbital atomic la legătură.

Pentru molecula de H2 - contribuţia celor doi orbitali atomici este egală CA= CB

1

Metoda Orbitalilor Moleculari Metoda Legăturilor de Valenţă • Pentru legătura chimică în molecula de H2, se cunosc din măsurători ă ăt i experimentale. i t l • Distanţa interatomică 0.74 Å şi eneria de disociere a legăturii H-H (dintre 2 atomi de hidrogen) este 7.2x10-19 J (435,9 kJ/mol). • MLV presupune legătura chimică se formează prin suprapunerea celor 2 orbitali atomici 1s atomic de la fiecare atom de H. • MOM presupune că în momentul formării legăturii cei doi orbitali atomici se transformă simultan în doi orbitali moleculari de energii diferite şi distribuţie electronică diferită.

Metoda Orbitalilor Moleculari Metoda Legăturilor de Valenţă MLV

MOM

ro

2

Premissele Metodei Premi Metodei Orbitalilor Moleculari Premisele MOM: 1. O moleculă este privită ca un tot unitar în care orbitalii atomici (OA) se transformă în orbitali moleculari (MO) şi în care electronii gravitează în câmpul electric al tuturor nucleelor atomice. 2 La 2. L formarea f OM, OM contribuie t ib i toţi t ţi OA exteriori t i i (din (di stratul t t l de d valență). 3. OM formaţi sunt: orbitali moleculari de legătură (OML) şi orbitali moleculari de antilegătură (OMA). 3. nr OM formaţi = nr AO ce participă la formarea legăturii covalente. Orbitalii moleculari formaţi au energii şi forme diferite de cele ale OA iniţiali. Spre deosebire de OA,OM sunt multicentrii (cu forme mai complicate). 4. OM  dau orientarea spaţială a legăturii covalente. 5. OM (ca și OA) se ocupă cu electroni respectând principiul lui Pauli (cu maximum doi electroni de spin opus) şi regula lui Hund.

Premissele Metodei Premi Metodei Orbitalilor Moleculari 6. OA interacţionează pentru a forma OM doar dacă valorile energiilor lor sunt similare. 7. Un număr de electroni din OM de antilegătură (OMA) anulează efect l de legătură efectul legăt ră produs prod s de un n nnumăr măr identic de electroni din OM de legătură (OML). 8. Energia eliberată la formarea OM de legătură determină tăria legăturii şi corespunde diferenţei între energia orbitalilor atomici şi cea a oribitalilor moleculari de legătură . 9. Ordinul legăturii (OL) în MOM este calculat ca semidifernţa di dintre numărul ă l de d electroni l i din di OML (n) ( ) şii numărul ă l de d electroni l i din OMA (n*)

OL 

n  n* 2

3

Modelul Orbitalilor Moelculari. Molecule diatomice

• Ordinul legăturii O.L. = 1/2(nr. electroni din OML – nr. electroni din OMA) O.L.(H2) = (2-0)/2 = 1

Modelul Orbitalilor Moelculari. Molecule diatomice

OM antilegătură

OMA

OM legătură

OML

OM antilegătură

OM legătură

4

Modelul Orbitalilor Moelculari. Molecule diatomice

pentru B2; C2; N2

pentru O2; F2

Modelul Orbitalilor Moelculari. Molecule diatomice diamagnetic

N N2 N O.L.(N2) = (8-2/2) = 3 NN (1;2) N2 : σ1s2σ1s*2σ2s2σ2s*2σ2p2πx2πy2

paramagnetic

O O2 O O.L.(O2) = (8-4)/2 = 2 O=O (1;1) O2 : σ1s2σ1s*2σ2s2σ2s*2σ2p2πx2πy2πx*1πy*1

5

Modelul Orbitalilor Moelculari. Molecule diatomice

N

N2 O.L.(N2) = 3 NN (1;2)

C

N

molecule izoelectronice

CO

O

O.L.(CO) = 3 CO (1;2)

Modelul Orbitalilor Moelculari. Molecule diatomice Orbitalul Molecular Neocupat, cu cea mai mică i ă energie i (LUMO)

Orbitalul Molecular Ocupat, cu cea mai mare energie (HOMO)

OMA

OML

OMN N2 O.L.(N2) = (8-2)/2 = 3 (1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2p)4 (2p)2

6

MOM – molecule diatomice > poliatomice Molecula de HF

Molecula de H2O

7