Proč je pořadí dluhopisů CO + 3,5?

Ve škole a na univerzitách se dlouho učilo, že HOMO oxidu uhelnatého je anti-bonding. Bez dalších souvislostí se také často učilo, že pořadí vazeb v CO jsou tři, protože ve vazebných orbitálech je osm elektronů a dva v protilehlých orbitálech. $$ \ text {Bond order} = \ frac12 (\ text {bonding} – \ text {anti-bonding}) $$ Za předpokladu že HOMO je anti-bonding (to není!) a odebrání jednoho elektronu, pořadí vazby se musí zvýšit na 3,5. To je špatně.

Když se podíváme na MO diagram, vypočítanou verzi najdete zde , víme, že HOMO, tj. 3 σ, je spojovací orbital, zatímco anti-bonding orbital je 2 σ. Po ionizaci bychom skutečně odstranili jeden vazebný elektron, a proto se pořadí vazeb musí snížit na 2,5, jak jste navrhli.
Nicméně to není tak snadné. Přísně vzato, níže uvedené MO schéma je, stejně jako samotná teorie MO, aproximací a pouze jednou možnou konfigurací. I když nemusíme používat rezonanční struktury s teorií MO, musíme vzít v úvahu i jiné konfigurace (analogické vzrušeným stavům). Pořadí vazeb CO tedy přirozeně není striktně 3. A odstranění elektronu neznamená, že ho odstraníme pouze z jedné orbity, spíše než snížení hustoty elektronů. Proto nemůžeme přesně předpovědět pořadí vazby pomocí těchto jednoduchých úvah.
Experimentální pozorování a teoretické výpočty naznačují, že vazba se po odstranění elektronu skutečně zesílí. Další podrobnosti naleznete v propojené otázce a Philippově odpovědi v rámci . (Nedívejte se na ostatní odpovědi, jsou tak špatné, jak by mohly být.)

Stručně řečeno: Pořadí vazby $ \ ce {CO} $ není přesně 3 a odstranění elektronu nezvýší pořadí vazby na 3,5. V obou případech je pozorované pořadí vazeb pravděpodobně blíže 2,5, zatímco experimenty naznačují, že vazba je silnější v $ \ ce {CO +} $.

Orbitál se spojovacím znakem nemá žádný uzel kolmý k ose vazby; orbitál s anti-vazebným charakterem má alespoň jeden uzel kolmý k ose vazby (elektronová hustota je nula). Přísně vzato neexistují žádné nevázané orbitaly.

Komentáře

• Neměla by poslední věta být „… v oxidu uhelnatém“? Iirc, existuje několik nevázaných orbitalů (kvůli symetrii), např. v $ \ ce {HCl} $.
• @Jan ' Proto jsem řekl přísně, jedna ze dvou kategorií se hodí na jakýkoli orbitál. To, co obvykle klasifikujeme jako nevázané orbitaly, jsou lineární kombinace, které " nezmění ' změnu energie ". To ' to kvůli externímu poli prostě není možné. V HCl nemají nevázané orbitaly ' uzel kolmý k ose vazby (pochopili jste, že jsem to zapomněl), takže je lze klasifikovat jako bonding.
• @ Martin- マ ー チ ン, jak je znázorněno, nemá ' t orbitál $ \ mathrm {3 \ sigma} $ 2 uzly kolmé na osu vazby? (nebo možná to nejsou uzly; jen jsem chtěl objasnit)
• @Aniruddha máte pravdu a moje formulace je možná trochu mimo. Kolmé uzly procházejí jádry, a proto neexistuje žádný uzel na ose spojování mezi příslušnými jádry, která jej překlenují. Podíváte-li se na nekonečno této osy, máte naprostou pravdu. Pravděpodobně bych to měl odejít do důchodu. Děkujeme, že jste jej chytili.

Toto je velmi dobré vysvětlení, které jsem zde našel: http://www.answers.com/Q/What_is_the_bond_order_of_CO_plus

CO není homo-nukleární atom jako C2, N2 nebo dokonce O3, O3 (oba tyto kategorie se liší: s mícháním 2s-2p a bez něj). Existuje tedy velký rozdíl v úrovních atomové energie 2 s, 2 p e – C a O. Výsledkem je, že 2p (pi) x, 2p (pi) y a 2p (sigma) z mají nižší energii než 2s (sigma ) *. Ztráta e je tedy od 2s (sigma) * 2 a ne od 2p (sigma) z. A proto se pořadí dluhopisů zvyšuje ze 3 na 3,5 a neklesá na 2,5.(Typický vzorec školní učebnice nefunguje pro druhy jako CO, CO + a dokonce NE, NO + v mnoha situacích)

Komentáře

• Chtěl bych velmi nesouhlasíte s tím, že považujete answer.com za dobrý zdroj, přinejmenším ve srovnání s ChemSE. A za druhé, ' se nedoporučuje kopírovat odpovědi doslovně.

Kvůli malým rozměrům a kladnému náboji je struktura CO vystavena odpuzování 2 s proti vazbě a při vysunutí elektronu je odstraněna od 2 s antibonding, aby se vazba stala 3,5

Komentáře

• Tento diagram je nesprávné, zobrazuje stejné úrovně atomové energie C a O. " 2s odpuzování antibondingu "? Opravdu ' nevíte, o čem ' mluvíte.