Метод молекулярных орбиталей

Метод молекулярных орбиталей (МО), давая ту же картину связей в молекуле, что и метод валентных связей, свободен от этих противоречий с опытом.

Для иллюстрации метода МО вначале рассмотрим в поле ядер (протонов A и B) один электрон. При этом образуется ион и состояние электрона в нем приближенно описывается волновой функцией (молекулярной орбиталью)

, 1.12

где и – волновые функции электрона в поле ядер A и B соответственно. Иными словами, электрон характеризуется одновременно своими волновыми функциями в поле каждого из ядер иона, одновременно принадлежит всем ядрам иона. При этом расчет дает, что ион устойчив, т.е. он обладает более низким значением энергии, чем энергия свободных протона и атома водорода H₂. При чем связь возникает потому, что электронный заряд концентрируется между ядрами, хотя нет никакой локализованной пары электронов (как в методе ВС). Если ввести в этот ион еще один электрон, то образуется нейтральная молекула H₂. При этом состояние второго электрона в молекуле характеризуется волновой функцией аналогичной (1.12)

, 1.13

а состояние молекулы H₂ описывается произведением волновых функций для первого и второго электронов:

. 1.14

В формуле (1.14) два первых слагаемых выражают вероятность пребывания первого и второго электронов у ядра A и ядра B соответственно. Третье и четвертое слагаемые характеризуют вероятность того, что оба электрона одновременно находятся либо у ядра A, либо у ядра B, т.е. первые два слагаемых описывают ковалентную связь, а следующие два слагаемых описывают ионную связь. Таким образом, формула (1.14) показывает, что в реальных молекулах всегда присутствует в определенной пропорции смесь из ковалентной и ионной связей.