Obraz (1021)

52

że mogą się    fale o fazach zgodnych lub przeciwnych, czyli że mogą się

wzmacniać lub wygaszać. Wzmocnienie fali interpretujemy jako zwiększenie gęstości elektronów w obszarze między atomami, co jest równoznaczne z utworzeniem wiązania chemicznego.

Nakładanie się atomowych orbitali o zgodnych fazach wytwarza molekularne orbitale wiążące. Orbitale antywiążące powstają przez nakładanie się orbitali o fazach przeciwnych.

W przypadku orbitali antywiążących gęstość elektronów w przestrzeni między atomami jest równa zeru a energia takich orbitali jest wyższa od energii orbitali atomowych. Dlatego wypełnienie orbitali antywiążących elektronami nie przyczynia się do powstawania wiązań.

Przy omawianiu niektórych reakcji chemicznych potrzebne są rysunki orbitali W rysunkach me przywiązujemy dużego znaczenia do kształtów orbitali podkreślamy natomiast, że mają one różne fezy. Pokażemy to bliżej na przykładzie nakładania się dwóch atomowych orbitali p (rys. 2.1 i 2.2). Są to orbitale złożone z dwóch części („płatów”), które odpowiadają różnym fezom. Na rysunkach zaczernione części orbitali mają fezy przeciwne do części niezaczemio-nych. Graficznymi obrazami orbitali wiążących są rysunki na których części orbitali o tych samych fezach są zbliżone do siebie.

antymążący orbita! o

wiążący orbctal o (niższa energia)

Rys.2.1. Współosiowe nakładanie się atomowych orbitali p wytwarza wiązanie o

antywrązący orbital * (wyższa eo«rg»)

wijący orbital x (nisza energia)

•nergla

Rys.2.2. Boczne nakładanie się atomowych orbitali p wytwarza wiązanie x

2.2. Zdelokalizowane orbitale molekularne

Orbitale pokazane na rys. 2.1 i 2.2 są orbitalami zlokalizowanymi. Nazwa ta odnosi się do orbitali obejmujących tylko dwa atomy. W cząsteczkach wielu związków organicznych występują zdelokalizowane orbitale n obejmujące więcej niż dwa atomy.

Każdy orbital, zarówno molekularny jak atomowy, może przyjąć nie więcej jak dwa elektrony. Przy wypełnianiu zdelokalizowanych orbitali molekularnych elektronami obowiązuje reguła Hunda, tak jak przy wypełnianiu orbitali atomowych. Oznacza to, że elektrony wypełniają najpierw orbitale o niższych energiach a jeśli w cząsteczce występują orbitale o takich samych energiach (tzw. orbitale zdegenerowane), to najpierw każdy z nich przyjmuje po jednym elektronie. Wrócimy do tego przy związkach aromatycznych.

Wypełnienie zdelokalizowanych orbitali elektronami omówimy na przykładzie butadienu. W cząsteczce tego węglowodoru każdy atom węgla ma jeden elektron na orbitalu p. W uproszczonym opisie zakładamy, że orbitale p sąsiednich atomów nakładają się jak na rys. 2.2 i tworzą dwa wiązania x. Według takiego opisu w cząsteczce butadienu występują dwa wiązania podwójne:

CH₂= ch-ch=ch₂

butadien