Waarom is de bindingsvolgorde CO + 3,5?

Lange tijd werd op scholen en universiteiten geleerd dat de HOMO van koolmonoxide anti-bonding is. Zonder meer context werd ook vaak geleerd dat de bindingsvolgorde in CO is drie, aangezien er acht elektronen zijn in orbitalen met binding en twee in orbitalen met anti-binding. $$ \ text {Bond order} = \ frac12 (\ text {bonding} – \ text {anti-bonding}) $$ Door aan te nemen dat de HOMO anti-bonding is (dat is het niet!) en als je één elektron wegneemt, moet de bindingsvolgorde toenemen tot 3,5. Dit is fout.

Als we het MO-diagram bekijken, kan een berekende versie hier worden gevonden weten we dat de HOMO, dwz 3 σ, een bonding-orbitaal is, terwijl de anti-bonding-orbitaal de 2 σ is. Bij ionisatie zouden we inderdaad één bindingselektron verwijderen en daarom moet de bindingsvolgorde afnemen tot 2,5, zoals je suggereerde.
Het is echter niet zo eenvoudig. Strikt genomen is het onderstaande MO-schema, evenals de MO-theorie zelf, een benadering en slechts één mogelijke configuratie. Hoewel we geen resonantiestructuren hoeven te gebruiken met MO-theorie, moeten we andere configuraties overwegen (analoog aan aangeslagen toestanden). Dus natuurlijk is de bindingsvolgorde van CO niet strikt 3. En het verwijderen van een elektron betekent niet dat we het uit slechts één orbitaal verwijderen, in plaats van de elektronendichtheid te verminderen. Daarom kunnen we de bindingsvolgorde niet nauwkeurig voorspellen met deze simpele overwegingen.
Experimentele waarnemingen en theoretische berekeningen suggereren dat de binding inderdaad sterker wordt bij het verwijderen van een elektron. Zie de gelinkte vraag en Philipps antwoord binnen voor meer details. (Kijk niet naar de andere antwoorden, ze zijn zo fout als ze zouden kunnen zijn.)

In het kort: de bindingsvolgorde van $ \ ce {CO} $ is niet precies 3 en het verwijderen van een elektron zal de bindingsvolgorde niet verhogen naar 3,5. In beide gevallen ligt de waargenomen bindingsvolgorde waarschijnlijk dichter bij 2,5, terwijl experimenten suggereren dat de band sterker is in $ \ ce {CO +} $.

Een orbitaal met bonding-teken heeft geen knoop loodrecht op de bindingsas; een orbitaal met anti-bonding-karakter heeft ten minste één knoop loodrecht op de verbindingsas (elektronendichtheid is nul). Strikt genomen zijn er geen niet-bindende orbitalen.

Opmerkingen

• Zou de laatste zin niet ‘… in koolmonoxide’ moeten zijn? Iirc, er zijn een paar niet-bindende orbitalen (vanwege symmetrie) b.v. in $ \ ce {HCl} $.
• @Jan Dat ' is waarom ik strikt zei, een van de twee categorieën past in elke orbitaal. Wat we gewoonlijk classificeren als niet-bindende orbitalen zijn lineaire combinaties die " niet ' een verandering in energie ". Dat ' is simpelweg niet mogelijk vanwege een extern veld. In HCl hebben de niet-bindende orbitalen geen ' t een knooppunt loodrecht op de verbindingsas (je merkte dat ik dat vergeten was), dus ze kunnen worden geclassificeerd als verbonden.
• @ Martin- マ ー チ ン zoals getoond, heeft ' t de $ \ mathrm {3 \ sigma} $ orbitaal 2 knooppunten loodrecht op de verbindingsas? (of misschien zijn het geen knooppunten; wilde even verduidelijken)
• @Aniruddha je hebt gelijk, en mijn bewoording is misschien een beetje afwijkend. De loodrechte knooppunten gaan door de kernen, daarom is er geen knooppunt op de verbindingsas tussen de respectievelijke kernen die deze overspannen. Als je naar de oneindigheid van die as kijkt, heb je absoluut gelijk. Ik had dat waarschijnlijk met pensioen moeten gaan. Bedankt voor het vangen.

Dit is een zeer goede uitleg die ik hier heb gevonden: http://www.answers.com/Q/What_is_the_bond_order_of_CO_plus

CO is geen homo-nucleair atoom zoals C2, N2 of zelfs O3, O3 (beide deze categorieën zijn verschillend: met en zonder 2s-2p mixen). Er is dus een grote discrepantie in de atoomenergieniveaus van 2s, 2p e- van C en O.Als resultaat hebben 2p (pi) x, 2p (pi) y en 2p (sigma) z een lagere energie dan 2s (sigma ) *. Dus de e-lost is van 2s (sigma) * 2 en niet 2p (sigma) z. En dus stijgt de bindingsvolgorde van 3 naar 3,5 en niet naar 2,5.(De typische schoolboekformule werkt in veel situaties niet voor soorten als CO, CO + en zelfs NO, NO +)

Opmerkingen

• Ik zou ben het er zeer mee oneens dat u antwoorden.com een goede bron vindt, althans in vergelijking met ChemSE. En ten tweede: ' wordt afgeraden om antwoorden woord voor woord te kopiëren.

Vanwege het kleine formaat en de positieve lading staat de CO-structuur voor 2s antibindende afstoting en wanneer het elektron wordt uitgeworpen, wordt het verwijderd van 2s antibinding, zodat de volgorde van de binding 3,5 wordt

Opmerkingen

• Dit diagram is onjuist, geeft het de atoomenergieniveaus van C en O weer die hetzelfde zijn. " 2s antibindende afstoting "? Echt niet ' weet niet waar je ' over praat.