Modèle des orbitales moléculaires

Modèle des orbitales moléculaires

150 150 logikaldev

Les orbitales moléculaires d`une molécule peuvent être illustrées dans des diagrammes orbitaux moléculaires. Dans la méthode LCAO, chaque molécule a un ensemble d`orbitales moléculaires. Il est supposé que la fonction d`onde orbitale moléculaire, le v 1, peut être écrite comme une simple somme pondérée des orbitales atomiques constitutives χi, selon l`équation suivante: [2] le carbone a quatre électrons de la coquille externe, deux 2S et deux 2p. Pour deux atomes de carbone, nous avons donc un total de huit électrons, qui peuvent être logés dans les quatre premières orbitales moléculaires. Les deux plus bas sont les paires de liaison et d`anticollage dérivées de 2S, de sorte que les «premiers» quatre électrons ne font aucune contribution nette au collage. Les quatre autres électrons entrent dans la paire d`orbitales de picollage, et il n`y a plus d`électrons pour les orbitales antiliants — donc nous nous attendons à ce que la molécule de dicarbone soit stable, et elle l`est. (Mais être extrêmement réactif, il est connu seulement dans la phase gazeuse.) Il y a deux orbitales atomiques occupées sur l`atome de lithium, et une seule sur l`hydrogène. Avec laquelle des orbitales de lithium l`orbitale d`hydrogène 1s interagit-elle? L`orbitale lithium 1s est l`orbitale la plus basse énergie sur le diagramme. Parce que cette orbitale est si petite et conserve ses électrons si étroitement, elle ne contribue pas à la liaison; Nous avons besoin de considérer seulement l`orbitale 2S de lithium qui se combine avec l`orbitale 1s de l`hydrogène pour former la paire habituelle de liaison Sigma et orbitales anticollage. Des quatre électrons du lithium et de l`hydrogène, deux sont conservés dans l`orbitale du lithium 1s, et les deux restants résident dans l`orbitale σ qui constitue la liaison covalente Li – H. Étant donné que l`oxygène moléculaire contient deux électrons dans une orbitale antilieuse, il pourrait être possible de rendre la molécule plus stable en enlevant un de ces électrons, augmentant ainsi le rapport entre la liaison et les électrons antiliants dans la molécule.

Tout comme nous l`attendons, et en accord avec notre modèle, O2 + a une énergie de liaison supérieure à celle du dioxygène neutre; la suppression d`un électron nous donne en fait une molécule plus stable. Ceci constitue un très bon test de notre modèle d`orbitales de collage et d`anticollage. De la même façon, l`ajout d`un électron à O2 entraîne un affaiblissement de la liaison, comme en témoigne l`énergie de la liaison inférieure de O2 –. L`énergie de liaison dans cet ion n`est pas connue, mais la longueur de la liaison est plus grande, et cela est révélateur d`une énergie de liaison inférieure. Ces deux ions dioxygène, d`ailleurs, sont très réactifs et ne peuvent être observés que dans la phase gazeuse. Expérimentalement, on trouve qu`il faut seulement 452 kJ pour briser une mole de molécules d`hydrogène. La raison pour laquelle l`énergie potentielle n`a pas été diminuée par la quantité totale est que la présence de deux électrons dans la même orbitale donne lieu à une répulsion qui agit contre la stabilisation. C`est exactement le même effet que nous avons vu en comparant les énergies d`ionisation des atomes d`hydrogène et d`hélium. L`énergie de liaison du dilithium est 110 kJ/mole; Remarquez que cette valeur est inférieure à la moitié de l`énergie de liaison kJ 270 dans le dihydrogène, qui a également deux électrons dans une orbitale de liaison.

La raison, bien sûr, est que l`orbitale 2S de Li est beaucoup plus éloigné de son noyau que l`orbitale 1s de H, et ceci est tout aussi vrai pour les orbitales moléculaires correspondantes.