67. Как метод молекулярных орбиталей (МО) описывает строение двухатомных гомоядерных молекул элементов, второго периода?

Метод молекулярных орбиталей (МО)

Метод молекулярных орбиталей (МО) описывает строение двухатомных гомоядерных молекул элементов второго периода следующим образом:

1. Атомные орбитали (АО) атомов складываются, образуя молекулярные орбитали (МО). Для двухатомных молекул элементов второго периода это, как правило, s- и p-орбитали.
2. Образуются связывающие и антисвязывающие МО. Связывающие МО имеют более низкую энергию, чем исходные АО, и способствуют образованию связи. Антисвязывающие МО имеют более высокую энергию и препятствуют образованию связи.
3. Заполнение МО электронами происходит по принципу наименьшей энергии (правило Клечковского) и принципу Паули.
4. Энергетические диаграммы МО для молекул второго периода имеют разный вид в зависимости от степени смешивания s- и p-орбиталей. Для Li₂, Be₂, B₂, C₂, N₂ наблюдается значительное смешивание s- и p-орбиталей, что приводит к тому, что π_2p-орбитали оказываются ниже σ_2p-орбитали. Для O₂, F₂, Ne₂ смешивание незначительно, и σ_2p-орбиталь находится ниже π_2p-орбиталей.
5. Порядок связи (ПС) рассчитывается по формуле: \( ПС = \frac{N_{св} - N_{антисв}}{2} \), где \( N_{св} \) — число электронов на связывающих МО, \( N_{антисв} \) — число электронов на антисвязывающих МО.
6. Магнитные свойства молекулы определяются наличием неспаренных электронов. Молекулы с неспаренными электронами парамагнитны, с полностью спаренными — диамагнитны.

Пример: Молекула азота (N₂)

• В молекуле N₂ 14 электронов (7 от каждого атома N).
• Энергетическая диаграмма МО для N₂ учитывает смешивание s- и p-орбиталей.
• Заполнение МО: \( \textrm{MO} (\textrm{N}_2): \textrm{ (}\text{σ}1s)^2 (\text{σ}^*1s)^2 (\text{σ}2s)^2 (\text{σ}^*2s)^2 (\text{π}2p)^4 (\text{σ}2p)^2 \).
• \( N_{св} = 10 \), \( N_{антисв} = 4 \).
• \( ПС = \frac{10 - 4}{2} = 3 \).
• Все электроны спарены, поэтому N₂ — диамагнетик.

Ответ: Метод МО описывает строение молекулы через формирование молекулярных орбиталей из атомных, их заполнение электронами и расчет порядка связи и магнитных свойств.