Warum sind Bonding-Orbitale stabiler?

Warum sind Bonding-Orbitale stabiler?
Anonim

Bonding-Orbitale minimieren die nukleare Abstoßungsenergie.

Betrachten wir die folgende Gleichung, die die Energie eines quantenmechanischen Systems über das Particle-in-a-Box-Modell für das Heliumatom beschreibt:

#E = Überbrückung (-1 / 2grad_1 ^ 2 - 1 / 2grad_2 ^ 2) ^ "Kinetic Energy" Überbrückung (- e ^ 2 / (4piepsilon_0vecr_1) - e ^ 2 / (4piepsilon_0vecr_2)) ^ "1-Elektronen-Terme" Überbrückung (+ (2e ^ 2) / (4piepsilon_0vecr_ (12))) ^ 2-Elektronen-Term + Überbrückung (h_ (nuc)) ^ "Nuclear repulsion energy" #

Die ersten beiden Ausdrücke zeigen kinetische Energie an. Ignorieren wir das, da dies nicht unser Fokus ist.

Das 1-Elektronen-Terme beschreiben die coulombischen Anziehungen jedes einzelnen Elektrons an den Atomkern, während die 2-Elektronen-Term beschreibt die coulombischen Abstoßungen zwischen den paarweisen Elektronenwechselwirkungen im Atom. (Hinweis: Dieser Begriff ist der Grund, warum es unmöglich ist, die exakte Grundzustandsenergie von Helium zu lösen)

Aus der Gleichung können Sie entnehmen, dass zur Aufrechterhaltung der Gleichheit der sechste Term abnimmt (wenn er sich ändert), und wenn der dritte und / oder der vierte Term steigt, und wenn der dritte und / oder der vierte Term abnimmt, der sechste Term steigt (falls vorhanden) Änderungen). Der fünfte Term ändert sich zufällig.

Verwendung der Born-Oppenheimer ApproximationWenn die Elektronen sich bewegen, ändern sich die Wechselwirkungen zwischen den Elektronen (2-Elektronen-Term) und die Wechselwirkungen zwischen Kern und Elektronen (1-Elektronen-Terme).

Der Punkt ist, je mehr Atomabstoßung, desto energetischer ist das Molekülorbital.

Bonding-Orbitale minimieren die nukleare Abstoßungsenergie.