Waarom zijn bondingsorbitalen stabieler?

Waarom zijn bondingsorbitalen stabieler?
Anonim

Bonding-orbitalen minimaliseren de kernafstotingsenergie.

Laten we de volgende vergelijking bekijken die de energie van een kwantummechanisch systeem beschrijft via het Particle-in-a-Box-model voor het heliumatoom:

#E = overbrace (-1 / 2grad_1 ^ 2 - 1 / 2grad_2 ^ 2) ^ "Kinetic Energy" overbrace (- e ^ 2 / (4piepsilon_0vecr_1) - e ^ 2 / (4piepsilon_0vecr_2)) ^ "1-elektron-termen" overbrace (+ (2e ^ 2) / (4piepsilon_0vecr_ (12))) ^ "2-elektronenterm" + overbrace (h_ (n uc)) ^ "Nucleaire afstootenergie" #

De eerste twee termen geven kinetische energie aan. Laten we dit negeren, want dat is niet onze focus.

De 1-elektron termen beschrijf de coulombattracties van elk afzonderlijk elektron tot de kern van het atoom, terwijl de 2-elektron termijn beschrijft de coulombische afstotingen tussen de paarsgewijze elektron-interacties in het atoom. (Opmerking: deze term is de reden waarom het oplossen van de exacte grondtoestand-energie van helium onmogelijk is)

Je kunt uit de vergelijking aflezen dat om de gelijkheid te behouden, als de derde en / of vierde termijn toeneemt, de zesde termijn afneemt (als deze verandert) en als de derde en / of vierde termijn afneemt, neemt de zesde termijn toe (als deze veranderingen). De vijfde term verandert willekeurig.

De … gebruiken Born-Oppenheimer Approximation, de kernen blijven stilstaan, en dus als de elektronen bewegen, veranderen interacties tussen de elektronen (2-elektronterm) en interacties tussen de kern en elektronveranderingen (1-elektrontermen).

Het punt is, hoe meer nucleaire afstoting, hoe hoger in energie de moleculaire orbitaal is.

Bonding-orbitalen minimaliseren de kernafstotingsenergie.