Jak zjistím řád vazby v molekulových orbitalech?
Tedy, jak to zjistit vím (rozdíl počtu vazebných a protivazebných elektronů dělený dvěmi), ale netuším jak mám zjistit, které ty elektrony jsou vazebné a které protivazebné? Například v molekule H2? Pokud to na tomto příkladu nelze vysvětlit, použijte klidně jiný. Děkuji.
Odpovědi
Diskuze
Řád vazby: (2-0)/2 = 1 - jde o jednoduchou vazbu.
Podívejme se, jak by vypadala molekula helia, pokud by měla vzniknout. He má opět jen s-orbital, He2 by tedy měla jen dva molekulové orbitaly. Ale k jejich zaplnění má každý atom 2 elektrony, takže bude zaplněný jak vazebný, tak protivazebný orbital. Řád vazby je (2-2)/2 = 0, vazba nevznikne. Molekula He2 neexistuje.
Podívejme se na molekulu N2: Valenční sféra dusíku má 4 orbitaly a5 elektronů. Kombinací vzniknou 4 vazebné a 4 protivazebné orbitaly. Vazebné orbitaly se zaplní elektronovými páry, protože elektrony na nich mají nižší energii, bude tedy 4*2 = 8vazebných elektronů z 10, dva elektrony tedy budou na protivazebných orbitalech (obsadí protivazebný s- orbital, protože má menší energii než protivazebné p-orbitaly). Řád vázby bude (8 - 2)/2 = 3, vznikne trojná vazba. Všimni si, že všechny elektrony jsou spárované, dusík bude diamagnetický.
Podívejme se nyní na kyslík. Počet molekulových orbitalů je stejný, k dispozici je ale 12 elektronů. Bude tedy 8 elektronů na vazebných orbitalech, 2 elektrony na protivazebném s-orbitalu a 2 elektrony se rozloží na dvou p-protivazebných orbitalech. Přetí p-protivazebný orbital zůstane prazdný. Řád vazby je (8-4)/2 = 2, kyslík má dvojnou vazbu. Všimni si, že na p* (protivazebných) jsou dva nepárové elektrony. Proto je molekulární kyslík O2 paramagnetický.
Nakonec se podívejme na třeba ethyn HCCH. Uhlík má 4 orbitaly, které jsou obsazeny v hybridizovaném stavu jedním elektronem. Pro vazbu s vodíkem dá každý uhlík jeden orbital a jeden elektron. Ten spolu s elektronem vodíku obsadí vazebný orbital, protivazebný orbital zůstává prázdný, řád vazby H-C je tedy 1. Vazba mezi uhlíky vznikne kombinací tří orbitalů, tedy celkem 6 MO, zaplněných 6 elktrony. Ty tedy obsadí tři vazebné orbitaly, protivazebné zůstávají prázdné. Řád vazby je (6-0)/2 = 3. U ehhenu H2CCH2 budou pro vavazbu C-C dva vazebné a dva protivazebné orbitaly a celkem 4 elektrony, které zaplní oba vazebné orbitaly. Řád vazby bude 2.
Stačí?
Veměme molekulu NO: máme k dispozici 4 vazebné a čtyři protivazebné orbitaly a 11 elektronů. Nejnižší energii maji sigma-vazebný a protivazebný, celkem 2+2 elektrony.
Zbylých 7 elektronů se rozmístí na 3*2p-vazebné a 1 na protivazebném. Řád vazby tedy bude (8-3)/2 = 2,5.
Snadno si pal představíme vytvoření dvou dvojných vazeb.
Když vyjdeme z nehybridizovaného stavu, vytvoření dvojné vazby se singl-elektrony na p-orbitalech není problém. Vazbu s druhým kyslíkem si představíme tak, že se vytvoří sigma-vazba způsobem donor- akceptor, kde uhlík je donorem elektronového páru z orbitalu s. Dvojná vazba pak vznikne zpětnou dotací volného páru kyslíku do prázdného p-orbitalu uhlíku. Výsledek je stejný - hybridizace sp atomu uhlíku, dvě dvojné vazby. Ale představa s využitím hybridizace (excitace) hned na počátku mi přijde jednodušší.
OK?
Energeticky nejníž stojí vazebné orbitaly, nejvýš protivazebné a mezi nimi nevazebné. K dispozici je v iontu NO3- celkem 3*6 + 5 + 1 elektron = 24elektronů.
Na čtyřech vazebných orbitalech bude tedy 8 elektronů, na 8 nevazebných bude 16 elektronů a na čtyřech protivazebných žádný. Řád vazby je (8-0)/2 = 4.
Řád vazby 1,5 mají dva kyslíky v molekule HNO3, tu polovinu za sdílenou pí-vazbu, na které se kyslík, který hje součástí skupiny OH-.
Mně totiž není jasné jestli se řád vazby vztahuje jen na poměry mezi dvěma atomy ve víceatomové molekule, nebo na celou molekulu.
Díky