Warum ist die Bindungsordnung von CO + 3,5?

Lange Zeit wurde in Schule und Universität gelehrt, dass das HOMO von Kohlenmonoxid anti-bindend ist. Ohne mehr Kontext wurde auch oft gelehrt, dass die Bindungsreihenfolge in CO ist drei, da es acht Elektronen in Bindungsorbitalen und zwei in Anti-Bindungsorbitalen gibt. $$ \ text {Bindungsreihenfolge} = \ frac12 (\ text {Bindung} – \ text {Anti-Bindung}) $$ Unter der Annahme dass das HOMO anti-bindend ist (ist es nicht!) und ein Elektron wegnimmt, muss die Bindungsreihenfolge auf 3,5 erhöht werden. Dies ist falsch.

Wenn wir uns das MO-Diagramm ansehen, finden Sie hier eine berechnete Version Wir wissen, dass das HOMO, dh 3 σ, ein Bindungsorbital ist, während das Anti-Bindungsorbital das 2 σ ist. Bei der Ionisierung würden wir tatsächlich ein Bindungselektron entfernen, und daher muss die Bindungsreihenfolge auf 2,5 verringert werden, wie Sie vorgeschlagen haben.
Es ist jedoch nicht so einfach. Genau genommen ist das folgende MO-Schema ebenso wie die MO-Theorie selbst eine Annäherung und nur eine mögliche Konfiguration. Während wir mit der MO-Theorie keine Resonanzstrukturen verwenden müssen, müssen wir andere Konfigurationen berücksichtigen (analog zu angeregten Zuständen). Natürlich ist die Bindungsordnung von CO nicht streng 3. Und das Entfernen eines Elektrons bedeutet nicht, dass wir es nur von einem Orbital entfernen, anstatt die Elektronendichte zu verringern. Daher können wir die Bindungsreihenfolge mit diesen einfachen Überlegungen nicht genau vorhersagen.
Experimentelle Beobachtungen und theoretische Berechnungen legen nahe, dass die Bindung beim Entfernen eines Elektrons tatsächlich stärker wird. Weitere Informationen finden Sie in der mit verknüpften Frage und in Philipps Antwort in . (Sehen Sie sich die anderen Antworten nicht an, sie sind so falsch, wie sie sein könnten.)

Kurz gesagt: Die Bindungsreihenfolge von $ \ ce {CO} $ ist nicht genau 3, und das Entfernen eines Elektrons erhöht die Bindungsreihenfolge nicht auf 3,5. In beiden Fällen liegt die beobachtete Bindungsreihenfolge wahrscheinlich näher bei 2,5, während Experimente darauf hinweisen, dass die Bindung in $ \ ce {CO +} $ stärker ist.

Ein Orbital mit Bindungscharakter hat keinen Knoten senkrecht zur Bindungsachse; Ein Orbital mit Anti-Bonding-Charakter hat mindestens einen Knoten senkrecht zur Bindungsachse (Elektronendichte ist Null). Genau genommen gibt es keine nicht bindenden Orbitale.

Kommentare

• Sollte der letzte Satz nicht „… in Kohlenmonoxid“ sein? Iirc gibt es einige nichtbindende Orbitale (aufgrund der Symmetrie), z. in $ \ ce {HCl} $.
• @Jan Aus diesem Grund ' habe ich streng gesagt, dass eine der beiden Kategorien für jedes Orbital geeignet ist. Was wir normalerweise als nichtbindende Orbitale klassifizieren, sind lineare Kombinationen, die " ' keine Energieänderung ". Das ' ist aufgrund eines externen Feldes einfach nicht möglich. In HCl haben die nicht bindenden Orbitale ' keinen Knoten senkrecht zur Bindungsachse (Sie haben festgestellt, dass ich das vergessen habe), sodass sie als Bindung klassifizierbar sind.

li> @ Martin- マ ー チ ン wie gezeigt, hat ' nicht das $ \ mathrm {3 \ sigma} $ -Orbital 2 Knoten senkrecht zur Bindungsachse? (oder vielleicht sind sie keine Knoten; wollten nur klarstellen)

Dies ist eine sehr gute Erklärung, die ich hier gefunden habe: http://www.answers.com/Q/What_is_the_bond_order_of_CO_plus

CO ist kein homo-nukleares Atom wie C2, N2 oder sogar O3, O3 (beide) Diese Kategorien sind unterschiedlich: mit und ohne 2s-2p-Mischen). Es gibt also eine große Diskrepanz in den Atomenergieniveaus von 2s, 2p e- von C und O. Infolgedessen haben 2p (pi) x, 2p (pi) y und 2p (Sigma) z eine niedrigere Energie als 2s (Sigma) ) *. Der Verlust geht also von 2s (Sigma) * 2 und nicht von 2p (Sigma) z. Und daher steigt die Bindungsordnung von 3 auf 3,5 und sinkt nicht auf 2,5.(Die typische Schulbuchformel funktioniert in vielen Situationen nicht für Arten wie CO, CO + und sogar NO, NO +.)

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• Ich würde Ich bin sehr anderer Meinung, dass Sie answers.com als eine gute Quelle betrachten, zumindest im Vergleich zu ChemSE. Und zweitens wird ' davon abgeraten, Antworten Wort für Wort zu kopieren.

Aufgrund der geringen Größe und der positiven Ladung ist die CO-Struktur einer 2s-antibindenden Abstoßung ausgesetzt, und wenn das Elektron ausgestoßen wird, wird es entfernt ab 2s antibindend, so dass die Bindungsreihenfolge 3,5 wird.

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• Dieses Diagramm ist falsch, es zeigt, dass die C- und O-Atomenergieniveaus gleich sind. " 2s antibindende Abstoßung "? Ich tue wirklich nicht ' weiß nicht, wovon Sie ' sprechen.