Пример 1. Объясните с позиций метода МО возможность существования молекулярного иона и невозможность существования молекулы Не2.
Решение. В молекулярном ионе имеются три электрона. Энергетическая схема образования этого иона с учетом принципа Паули показана на рис. 15.
На связывающей орбитали размещены два электрона, а на разрыхляющей – один.
Следовательно, кратность связи в этом ионе равна (2 – 1)/2 = 0,5, и он должен быть энергетически устойчивым.
Напротив, молекула Не2 должна быть энергетически неустойчивой, поскольку из четырех электронов, которые должны разместиться на МО, два займут связывающую МО, а два – разрыхляющую.
Кратность связи в этом случае равна нулю – молекула не образуется.
Пример 2. Какая из молекул – В2 или С2 характеризуется более высокой энергией диссоциации на атомы? Сопоставьте магнитные свойства этих молекул.
Решение. Составим энергетические схемы образования данных молекул (рис. 16).
Рис. 16. Энергетическая схема образования молекул В2 и С2
Как видно из рис. 16, в молекуле В2 разность между числом связывающих и числом разрыхляющих электронов равна двум, а в молекуле С2 – четырем; это отвечает кратности связи соответственно 1 и 2. Следовательно, молекула С2, характеризующаяся более высокой кратностью связи между атомами, должна быть более прочной. Этот вывод соответствует экспериментально установленным значениям энергии диссоциации на атомы молекул В2 (276 кДж/моль) и С2 (605 кДж/моль).
|
|
В молекуле В2 два электрона расположены согласно правилу Гунда, на двух πсв 2р-орбиталях. Наличие двух неспаренных электронов сообщает этой молекуле парамагнитные свойства. В молекуле С2 все электроны спарены, следовательно, эта молекула диамагнитна.
Пример 3. Как располагаются электроны по МО в молекуле CN и в молекулярном ионе CN–, образующемся по схеме: C– + N → CN–. В какой из этих частиц длина связи наименьшая?
Решение. Составив энергетические схемы образования рассматриваемых частиц (рис. 17), заключаем, что кратность связи в CN и CN– соответственно равна 2,5 и 3. Наименьшей длиной связи характеризуется ион CN–, в котором кратность связи между атомами наибольшая.
Рис. 17. Энергетические схемы образования молекулы CN и молекулярного иона CN–