Что такое метод молекулярных орбиталей и как метод работает?

В атомах электроны располагаются на атомных орбиталях (АО), а в молекулах – на молекулярных орбиталях (МО). Нахождение электронов определяется методом молекулярных орбиталей (ММО). Все отрицательные частицы располагаются на молекулярных орбиталях, единых для всей системы положительно заряженных ядер и электронов.

Теория молекулярных орбиталей

Нахождение отрицательно заряженных частиц определяется рядом положений.

1. В молекуле образуется собственная структура молекулярных орбиталей, на которой находятся все электроны данной молекулы.


2. Для определения волновой функции используют сложение или вычитание атомных волновых функций.

Правила метода молекулярных орбиталей

ММО подчиняется нескольким правилам.

• Молекулярная орбиталь, формирующаяся в результате сложения атомных орбиталей, имеет небольшую энергию, по сравнению с начальными атомными орбиталями. Она называется связывающей. Расположение на ней более выгодно, чем на исходных атомных орбиталях.

Молекулярная орбиталь, формирующаяся при вычитании, имеет высокую энергию. Она называется разрыхляющей.

• Количество молекулярных орбиталей определяется суммой атомных орбиталей.


• При рапределении электронами выполняется принцип наименьшей энергии, правило Гунда и принцип Паули.

Пример заполнения молекулярных орбиталей электронами

Например, необходимо заполнить молекулярные орбитали водорода Н₂. Для решения этой задачи нужно изобразить на двух параллельных диаграммах энергетические уровни атомных орбиталей водорода.

Затем мысленно перекрыть две атомные орбитали, образовав две молекулярные, одна из которых обладает меньшей энергией (расположена ниже), а вторая – большей энергией (расположена выше).

Таким образом, оба электрона располагаются на связывающей орбитали.

В молекуле гелия Не₂ электроны находятся как на связывающей, так и на разрыхляющей орбиталях.

Возможности метода молекулярных орбиталей

С помощью данного метода можно вычислить прочность связи. Она определяется энергией при формировании молекулы и коррелирует с величиной кратности связи. Чем больше кратность, тем выше прочность молекулы. Также метод позволяет вычислить межатомное расстояние – оно коррелирует с величиной кратности связи.