2Li (k2s) Li2 [kk*( 2s)2].
Молекула Li2 содержит два связывающих электрона, что соответствует одинарной связи.
Процесс образования молекулы Ве2 можно представить следующим образом:
2 Ве(k2s2) Ве2 [kk*( 2s)2 ( *2s)2].
Число связывающих и разрыхляющих электронов в молекуле Ве2 одинаково, а поскольку один разрыхляющий электрон уничтожает действие одного связывающего, то молекула Ве2 в основном состоянии не обнаружена.
В молекуле азота на орбиталях располагаются 10 валентных электронов. Электронное строение молекулы N2:
N2 [KK*( 2s)2 ( *2s)2 (2px)2 (2py)2 ( 2pz)2].
Поскольку в молекуле N2 восемь связывающих и два разрыхляющих электрона, то в данной молекуле имеется тройная связь. Молекула азота обладает диамагнитными свойствами, поскольку не содержит неспаренных электронов.
На орбиталях молекулы O2 распределены 12 валентных электронов, следовательно, эта молекула имеет конфигурацию:
O2 [KK*( s)2 ( *2s)2 ( 2pz)2 (2px)2 (2py)2 (*2px)1 (*py)1].
Рис. 9.2. Схема образования молекулярных орбиталей в молекуле О2 (показаны только 2р-электроны атомов кислорода)
В молекуле O2, в соответствии с правилом Хунда, два электрона с параллельными спинами размещаются по одному на двух орбиталях с одинаковой энергией (рис. 9.2). Молекула кислорода по методу ВС не имеет неспаренных электронов и должна обладать диамагнитными свойствами, что не согласуется с экспериментальными данными. Метод молекулярных орбиталей подтверждает парамагнитные свойства кислорода, которые обусловлены наличием в молекуле кислорода двух неспаренных электронов. Кратность связи в молекуле кислорода равна (8–4):2 = 2.
Рассмотрим электронное строение ионов O2+ и O2 . В ионе O2+ на его орбиталях размещаются 11 электронов, следовательно, конфигурация иона следующая:
O2+[KK*( s)2 ( *2s)2 ( 2pz)2 (2px)2 (2py)2 (*2px)1]
или
O2+[KK*( s)2 ( *2s)2 ( 2pz)2 (2px)2 (2py)2 (*2py)1].
Кратность связи в ионе О2+ равна (8–3):2 = 2,5. В ионе O2 на его орбиталях распределены 13 электронов. Этот ион имеет следующее строение:
O2 [KK*( s)2 ( *2s)2 ( 2pz)2 (2px)2 (2py)2 (*2px)2 (*py)1]
или
O2 [KK*( s)2 ( *2s)2 ( 2pz)2 (2px)2 (2py)2 (*2px)1 (*py)2].
Кратность связи в ионе О2 равна (8 – 5):2 = 1,5. Ионы О2 и О2+ являются парамагнитными, так как содержат неспаренные электроны.
Электронная конфигурация молекулы F2 имеет вид:
F2 [KK( s)2 ( *2s)2 ( 2pz)2 (2px)2 (2py)2 (*2px)2 (*2py)2].
Кратность связи в молекуле F2 равна 1, так как имеется избыток двух связывающих электронов. Поскольку в молекуле нет неспаренных электронов, она диамагнитна.
В ряду N2, O2, F2 энергии и длины связей в молекулах составляют:
-
Молекула
N2
O2
F2
Избыток связывающих электронов
6
4
2
Энергия связи, кДж/моль
941
494
155
Длина связи, пм
110
121
142
Увеличение избытка связывающих электронов приводит к росту энергии связи (прочности связи). При переходе от N2 к F2 длина связи возрастает, что обусловлено ослаблением связи.
В ряду О2 , О2, О2+ кратность связи увеличивается, энергия связи также повышается, длина связи уменьшается.