060 4

4.1.2. Wiązaniu kowalencyjne

Wiązanie kowalencyjne umożliw u połączenie atomów w cząsteczkę w przypadku, kiedy takie połączenie jest energicznie korzystne. t/n. prowadzi do zmniejszenia energii układu. Wiązania kowalencyjne nie dają się wyjaśnić tak prosto, jak jonowe.

Szczególny charakter sił wiązań kowalencyjnych, występujących nawet międ/y dwoma jednakowymi atomami, jest możliwy do wyjaśnienia w oparciu o mechanikę knantową. Zgodnie z przyjętą zasadą mechaniki kwantowej energia elektronu jest tym większa, im mniejsza jest objętość, w której pojawia się ten elektron W sytuacji odwrotnej energia elektronu maleje. Powyższa zasada stanowi energetyczne uzasadnienie powstania wiązania kowalencyjnego.

Z nauki o ruchu falowym wiadomo, ze dwie fale. interfemjąc międ/y sobą. mogą powodować ich wzmocnienia lub osłabienia. Przez analogię, przyporządkowując funkcję falową y, elektronowi atomu A oraz funkcję falową elektronow i drugiego atomu A. można oczekiwać wzmocnienia lub osłabienia tych fal w efekcie interferencji. Funkcje falowe ąr, oraz opisują orbitale atomowe (np.: s. p itp.). W przypadku wzmocnienia oddziaływających dwóch funkcji falowych

+    (4.D

uzyskujemy funkcję opisującą tzw. orbital molekularny, dotyczący stanu elektronów już nie w atomie, lecz w cząsteczce. Jeżeli funkcje %r, oraz p₃ opisują orbitale atomowe s. wówczas funkcja y_i: określa tzw. orbital molekularny A Gdy y, oraz ęf_: dotyczą orbitali atomowych p. wówczas funkcja *_l2 opisuje orbital molekularny K Orbitale molekularne powstające z różnych orbitali atomowych nazywa się orbitalami zhybrydyzowanymi.

Powracając do równania 4.1, w znaczeniu fizycznym oznacza ono. że gęstość prawdofMdobieństwa znalezienia się elektronów między jądrami obu atomów jest znacznie większa aniżeli w innym miejscu przestrzeni. Tak więc łączny ujemny ładunek elektrooów zawarły pomiędzy dodatnio naładowanymi jądrami wiąże je siłami elektrycznymi. Tak powstały orbital molekularny nazywany jest orbitalem wiq-tącym.

Jeżeli oddziaływające funkcje falowe oraz ulegają osłabieniu, czyli funkcja v_:: jest równa

r.2*r.- ¥_:.    (4.2>

wówczas powstały orbital molekularny nazywany jest mtywiąłącym. W sensie fizycznym oznacza to. że gęstość prawdopodobieństwa znalezienia się elektronów pomiędzy jądrami atomu jest niewielka i tym samym nie można ^związać” atomów w cząsteczkę.

Aby zilustrować omawiane zagadnienie weźmy na przykład atomy wodoru, z których każdy znajduje się w stanie Is. Zgodnie z zasadą Paulicgo na wspólnym orbitalu molekularnym mogą występować dwa elektrony o przeciwnie skierowanych spinach (tzw. elektrony \parowane).

60