Описать электронное строение молекул CO и CN с помощью метода валентных связей (ВС) и метода молекулярных орбиталей. Какая из молекул характеризуется большей кратностью связей.
Решение: По методу валентных связей (Дж.Льюис,1916) возникновение связи осуществляется за счет образования общей электронной пары между двумя атомами, в которую входит по одному электрону от каждого атома.
Электронные строения атомов:
6С – 1s22s22p2
7N – 1s22s22p3
8O – 1s22s22p4
Распределение электронов по квантовым ячейкам в основном и возбужденном состояниях:
6С – 1s22s22p2
s p
n=2 |
↑↓ |
↑ |
↑ |
|
n=1 |
↑↓ |
|
|
|
В = 2
6С* – возбужденное состояние
s p
n=2 |
↑ |
↑ |
↑ |
↑ |
n=1 |
↑↓ |
|
|
|
В = 4
7N – 1s22s22p3
В основном состоянии:
s p
n=2 |
↑↓ |
↑ |
↑ |
↑ |
n=1 |
↑↓ |
|
|
|
На внешнем энергетическом уровне нет свободных орбиталей, поэтому для азота В=3, аналогично для кислорода:
8O – 1s22s22p4
s p
n=2 |
↑↓ |
↑↓ |
↑ |
↑ |
n=1 |
↑↓ |
|
|
|
В=2
: С : : Ö : H : C : : : N : (CN– )
С = О С ≡ N
Связи ковалентные полярные, смещены в сторону более электроотрицательных элементов (С →О; С →N)
Кратность связи равна 2 в молекуле СО и 3 в ионе СN– .
По методу молекулярных орбиталей при образовании из отдельных атомов многоатомной частицы электроны попадают в зону притяжения нескольких атомных ядер, т.е. становятся общими для всей частицы. В результате атомные орбитали трансформируются в молекулярные орбитали (МО).
Заполнение МО в молекулах и ионах и характеристики связи можно представить в виде табл. 4.
Таблица 4 – Заполнение МО в молекуле СО и ионе CN–
Тип МО |
CN– |
CO |
σх разр π yразр πzразр π yсв πzсв σх св σs разр σs св |
__ __ __ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ |
__ __ __ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ |
Кратность связи |
3 |
3 |
Многоатомные частицы, имеющие одинаковое расположение электронов в молекулярных орбиталях, называются изоэлектронными. Такие частицы имеют близкие по значению параметры связи. К таким частицам относятся N2, CN–, CO и NO+.