Perché lordine delle obbligazioni di CO + 3.5?

Per molto tempo è stato insegnato nelle scuole e nelle università che lHOMO del monossido di carbonio è anti-legame. Senza più contesto è stato anche insegnato spesso che lordine dei legami in CO è tre, poiché ci sono otto elettroni negli orbitali di legame e due negli orbitali anti-legame. $$ \ text {Ordine di legame} = \ frac12 (\ text {legame} – \ text {anti-legame}) $$ Assumendo che lHOMO è anti-legame (non lo è!) e togliendo un elettrone, lordine di legame deve aumentare a 3,5. Questo è sbagliato.

Quando diamo uno sguardo al diagramma MO, è possibile trovare una versione calcolata qui , sappiamo che lHOMO, cioè 3 σ, è un orbitale di legame, mentre lorbitale anti-legame è il 2 σ. Dopo la ionizzazione, rimuoveremmo effettivamente un elettrone di legame e quindi lordine di legame deve diminuire a 2,5 come hai suggerito.
Tuttavia, non è così facile. A rigor di termini, lo schema MO sottostante è, così come la teoria MO stessa, unapprossimazione e solo una possibile configurazione. Anche se non dobbiamo usare strutture di risonanza con la teoria MO, dobbiamo considerare altre configurazioni (analoghe agli stati eccitati). Quindi, naturalmente, lordine di legame della CO non è strettamente 3. E rimuovere un elettrone non significa che lo stiamo rimuovendo da un solo orbitale, piuttosto che diminuire la densità elettronica. Pertanto non possiamo prevedere con precisione lordine del legame con queste semplici considerazioni.
Osservazioni sperimentali e calcoli teorici suggeriscono che il legame diventa effettivamente più forte quando si rimuove un elettrone. Vedi la domanda collegata e la risposta di Philipp allinterno per maggiori dettagli. (Non guardare le altre risposte, sono sbagliate come potrebbero essere).

In breve: lordine di legame di $ \ ce {CO} $ non è esattamente 3 e la rimozione di un elettrone non aumenterà lordine di legame a 3.5. In entrambi i casi, lordine delle obbligazioni osservato è probabilmente più vicino a 2,5, mentre gli esperimenti suggeriscono che il legame è più forte in $ \ ce {CO +} $.

Un orbitale con carattere di legame non ha nodi perpendicolari allasse di legame; un orbitale con carattere anti-legame ha almeno un nodo perpendicolare allasse del legame (la densità elettronica è zero). A rigor di termini non ci sono orbitali senza legame.

Commenti

• Lultima frase non dovrebbe essere “… in monossido di carbonio”? Iirc, ci sono alcuni orbitali non leganti (a causa della simmetria) ad es. in $ \ ce {HCl} $.
• @Jan Questo ' è il motivo per cui ho detto rigorosamente, una delle due categorie si adatterà a qualsiasi orbitale. Ciò che di solito classifichiamo come orbitali senza legame sono combinazioni lineari che " non ' t cambiamento di energia ". Questo ' semplicemente non è possibile a causa di un campo esterno. In HCl gli orbitali non leganti non ' hanno un nodo perpendicolare allasse del legame (hai notato che lho dimenticato), quindi sono classificabili come legame.
• @ Martin- マ ー チ ン come mostrato, ' l $ \ mathrm {3 \ sigma} $ orbitale ha 2 nodi perpendicolari allasse di legame? (o forse non sono nodi; volevo solo chiarire)
• @Aniruddha hai ragione, e la mia formulazione è forse un po sbagliata. I nodi perpendicolari passano attraverso i nuclei, quindi non vi è alcun nodo sullasse di legame tra i rispettivi nuclei che lo attraversano. Se guardi linfinito di quellasse, hai assolutamente ragione. Probabilmente avrei dovuto ritirarlo. Grazie per averlo capito.

Questa è unottima spiegazione che ho trovato qui: http://www.answers.com/Q/What_is_the_bond_order_of_CO_plus

CO non è un atomo omo-nucleare come C2, N2 o anche O3, O3 (entrambi queste categorie sono diverse: con e senza miscelazione 2s-2p). Quindi cè una grande discrepanza nei livelli di energia atomica di 2s, 2p e- di C e O. Di conseguenza, 2p (pi) x, 2p (pi) ye 2p (sigma) z hanno energia inferiore a 2s (sigma ) *. Quindi le-lost è da 2s (sigma) * 2 e non da 2p (sigma) z. E quindi lordine delle obbligazioni aumenta da 3 a 3,5 e non diminuisce a 2,5.(La formula tipica dei libri di testo scolastici non funziona per specie come CO, CO + e persino NO, NO + in molte situazioni)

Commenti

• Lo farei sono molto in disaccordo sul fatto che tu consideri answer.com una buona fonte, almeno in confronto a ChemSE. E secondo, ' è scoraggiato a copiare le risposte parola per parola.

A causa delle piccole dimensioni e della carica positiva, la struttura del CO deve affrontare una repulsione antilegante di 2 secondi e quando lelettrone viene espulso viene rimosso da 2s antilegame quindi lordine di legame diventa 3.5

Commenti

• Questo diagramma è errato, indica che i livelli di energia atomica C e O sono gli stessi. " 2s anti-legante repulsione "? Davvero non ' Non so di cosa ' stai parlando.