Chemia11

powstaje trwała iiiskoenergelyiv.na cząsteczka / tego powodu orhilal o energii niższej nazywamy orbitalom wiążącym i o/nae/.amy liter;} o.

Jeśli elektrony atomu wodoru zapełniłyby orhilal o energii wyższej od orbitali atomowych, cząsteczka miałaby energię wyższą od energii ato mów, z których powstała. Oznacza to, że cząsteczka byłaby bardzo nie trwała, gdyż korzystne układy są układami niskoenergetycznymi. Z tego powodu orbital molekularny o energii wyższej nazywany orbitalem anty-wiążącym i oznaczamy literą er*.

<7*1 S

rCh

(7*1S

rCh.

is ;

1 s

1s ;

■i. -Ol i¹-©-    -©-i

1s

r©-

cr\s !

\ <71S /

K>^;

Ryc. 5.16. Poziomy energetyczne odpowiadające orbitalom wiążącym i antywiążącym w cząsteczce wodoru

cr*1s

HSh

1 s ;    1 s

—(JT)—H2)^_

\    <J15    /

Ryc. 5.17. Poziomy energetyczne odpo wiadające orbitalom wiążącym i anty wiążącym w cząstet /< e h«'lu

Każdy z orbitali molekularnych może zawierać 2 elektrony. Jeżeli więc powstaje cząsteczka wodoru, to zamiast orbitali atomowych pojawiają się dwie możliwości obsadzenia elektronami orbitali - niskoenergetyczncgo a i wysokoenergetycznego <7*. Ponieważ elektrony zawsze najpierw za pełniają orbitale o najniższej energii, to orbital molekularny (7 zostaje obsadzony parą elektronową pochodzącą od atomów wodoru. Cząstce/ ka z orbitalem molekularnym wiążącym ma zatem energię zdecydowanie niższą niż atomy wodoru. Orbital molekularny antywiążący <7* pozostaje w tej cząsteczce pusty.

Przyjrzyjmy się teraz próbie stworzenia cząsteczki gazu szlachetnego l le₂. Podczas zbliżania się do siebie atomów helu powstaje, jak poprzednio, możliwość obsadzenia dwóch orbitali molekularnych: wiążącego (7 i antywiążącego <7*. Ponieważ atom helu ma 2 elektrony walencyjne, obsadzony zostałby zarówno orbital wiążący, jak i antywiążący, zgodnie ze schematem na rycinie 5.. 17.

I Ikliiil lalo nii h^m.i km .In mctgclycznic, więc cząsteczka I le. nie 1'OWSlłljc.

Podobnie podczas twoizema wi;|/;m Jl powstają 2 orbitale: wiążący ;t energii niższej i antywiążący >i o energii wyższej od orbitali macierzy-lyeh.

Niekiedy przy większej liczbie elektronów walencyjnych obsadzone '•stają wszystkie orbitale wiążące i część orbitali anty wiążących. Po-iająca wtedy cząsteczka ma średnią trwałość, a elektrony pozostają-■ na orbitalach antywiążących są często elektronami niesparowanymi. sytuacją taką mamy do czynienia na przykład w cząsteczce tlenu, której część elektronów walencyjnych wypełnia orbitale antywiążące. I ^woduje to mniejszą trwałość cząsteczki wywołaną niewielkim zyskiem i iiergetycznym towarzyszącym jej powstaniu. Obecność niesparowanych • lektronów nadaje tlenowi własności paramagnetyczne - oznacza to, że i- i on wrażliwy na obecność zewnętrznego pola magnetycznego.

Polecenia kontrolne

I ()kreśl liczbę wiązań o w cząsteczkach: wody, amoniaku i chloru. Narysuj elektronowe wzory strukturalne cząsteczek C0₂, Cl₂, H₂S, S₃ i określ, ile wiązań o i Tl występuje w każdej z nich.

Narysuj elektronowy wzór strukturalny cząsteczki H₂C0₃ i określ w niej liczbę wiązań <7 oraz Tl.

■ Wyjaśnij, analizując strukturę cząsteczek azotu i chloru, dlaczego azot jest tak bierny, a chlor tak aktywny chemicznie.

Wymyśl elektronowy wzór strukturalny cząsteczki związku zbudowanego / węgla i wodoru, jeżeli wiesz, że ma tyle samo wiązań 71, co wiązań o.

< Wiedząc, że orbitale p leżą na trzech prostopadłych do siebie osiach, dzięki czemu mogą przenikać się z orbitalami p drugiego atomu zarówno czołowo, jak i bocznie, określ, ile powstanie orbitali wiążących i antywiążących podczas takiego przenikania.

Wyjaśnij, dlaczego nie istnieją cząsteczki Hc₂.

3. Określanie kształtu cząsteczek

Ksztatl cząsteczki określamy jody nie dla stmklm

0    wiązaniach kowalencyjnych

1    koordynacyl nych.

O cząsteczce, a zatem i jej kształcie, mówimy głównie w wypadku układów o wiązaniach kowalencyjnych i koordynacyjnych. Jeśli w związ-

I    u chemicznym występują wiązania jonowe, określenie „cząsteczka” tra-

II    sens, gdyż mamy wtedy do czynienia z układem ogromnej liczby jonów ułożonych obok siebie. Zatem nie mogąc wyodrębnić pojedynczej cząsteczki związku jonowego, nie mówimy ojej kształcie.

Ksz.lall pojedynczej cząsteczki zależy od liczby wolnych par elekt łonowych atomu cent i alucgo i liczby wiązań wytwarzanych przez atom. Ićraz. omowiin\ I oh jno wpływ tych czynników na kształt cząsteczki.

Zll.l