Varför är obligationsordningen CO + 3,5?

Under lång tid lärde man sig i skolor och universitet att kolmonoxidens HOMO är anti-bindning. Utan mer sammanhang lärde man sig också att bindningsordningen i CO är tre, eftersom det finns åtta elektroner i bindningsorbitaler och två i antibindningsorbitaler. $$ \ text {Bondordning} = \ frac12 (\ text {bonding} – \ text {anti-bonding}) $$ Genom att anta att HOMO är anti-bindning (det är det inte!) och tar bort en elektron måste bindningsordningen öka till 3,5. Detta är fel.

När vi tittar på MO-diagrammet kan en beräknad version hittas här , vi vet att HOMO, dvs 3 σ, är en bindningsbana, medan den anti-bindande orbitalen är 2 σ. Vid jonisering skulle vi verkligen ta bort en bindningselektron och därför måste bindningsordningen minska till 2,5 som du föreslog.
Det är dock inte så enkelt. Strängt taget är nedanstående MO-schema, liksom själva MO-teorin, en approximation och bara en möjlig konfiguration. Även om vi inte behöver använda resonansstrukturer med MO-teorin, måste vi överväga andra konfigurationer (analoga med exciterade tillstånd). Så naturligtvis är bindningsordningen för CO inte strikt 3. Och att ta bort en elektron betyder inte att vi tar bort den från endast en omlopp, snarare än att minska elektrontätheten. Därför kan vi inte exakt förutsäga bindningsordningen med dessa enkla överväganden.
Experimentella observationer och teoretiska beräkningar antyder att bindningen verkligen blir starkare när man tar bort en elektron. Se länkad fråga och Philipps svar inom för mer detaljer. (Titta inte på de andra svaren, de är så fel som de kunde vara.)

Kort sagt: Obligationsordningen på $ \ ce {CO} $ är inte exakt 3 och att ta bort en elektron kommer inte att öka bindningsordningen till 3,5. I båda fallen är den observerade obligationsordningen troligen närmare 2,5, medan experiment tyder på att bindningen är starkare i $ \ ce {CO +} $.

En orbital med bindningskaraktär har ingen nod vinkelrätt mot bindningsaxeln; en orbital med anti-bindningskaraktär har åtminstone en nod vinkelrät mot bindningsaxeln (elektrontätheten är noll). Strängt taget finns det inga orbitaler utan bindning.

Kommentarer

• Ska inte den sista meningen vara ”… i kolmonoxid”? Iirc, det finns några icke-bindande orbitaler (på grund av symmetri) t.ex. i $ \ ce {HCl} $.
• @Jan Det är ' varför jag sa strängt, att en av de två kategorierna passar alla banor. Vad vi vanligtvis klassificerar som icke-bindande orbitaler är linjära kombinationer som " inte ' t förändras i energi ". Att ' helt enkelt inte är möjligt på grund av ett externt fält. I HCl har de icke-bindande orbitalerna ' t en nod vinkelrätt mot bindningsaxeln (du upptäckte att jag glömde det), så de kan klassificeras som bindning.
• @ Martin- マ ー チ ン som visas, har ' t $ \ mathrm {3 \ sigma} $ orbital 2 noder vinkelrätt mot bindningsaxeln? (eller kanske är de inte noder; ville bara klargöra)
• @Aniruddha du har rätt, och min formulering är kanske lite avstängd. De vinkelräta noderna passerar genom kärnorna, därför finns det ingen nod på bindningsaxeln mellan respektive kärnor som spänner över den. Om du tittar på oändligheten på den axeln är du helt korrekt. Jag borde antagligen gå i pension det. Tack för att du fångade det.

Det här är en mycket bra förklaring jag hittade här: http://www.answers.com/Q/What_is_the_bond_order_of_CO_plus

CO är inte en homo-nukleär atom som C2, N2 eller till och med O3, O3 (båda dessa kategorier är olika: med och utan 2s-2p-blandning). Så det finns en stor skillnad i atomenerginivåerna på 2s, 2p e- av C och O. Som ett resultat har 2p (pi) x, 2p (pi) y och 2p (sigma) z lägre energi än 2s (sigma ) *. Så den förlorade är från 2s (sigma) * 2 och inte 2p (sigma) z. Och därmed ökar obligationsordningen från 3 till 3,5 och minskar inte till 2,5.(Den typiska skolboksformeln fungerar inte för arter som CO, CO + och till och med NO, NO + i många situationer)

Kommentarer

• Jag skulle håller inte med om att du anser att antwoord.com är en bra källa, åtminstone i jämförelse med ChemSE. Och för det andra är det ' avskräckt att kopiera svaren ord för ord.

På grund av liten storlek och positiv laddning står CO-strukturen inför 2s antikondenserande avstötning och när elektronen matas ut tas den bort från 2s antibondning så att bindningsordning blir 3,5

Kommentarer

• Detta diagram är felaktig, den visar C- och O-atomenerginivåerna är desamma. " 2s antikondenserande avstötning "? Jag don verkligen inte ' vet inte vad du ' talar om.