¿Por qué son más estables los orbitales de unión?

¿Por qué son más estables los orbitales de unión?
Anonim

Los orbitales de enlace minimizan la energía de repulsión nuclear.

Consideremos la siguiente ecuación que describe la energía de un sistema mecánico cuántico a través del modelo Particle-in-a-Box para el átomo de helio:

#E = overbrace (-1 / 2grad_1 ^ 2 - 1 / 2grad_2 ^ 2) ^ Overbrace de "Energía cinética" (- e ^ 2 / (4piepsilon_0vecr_1) - e ^ 2 / (4piepsilon_0vecr_2)) ^ "Términos de 1 electrón" (+ (2e ^ 2) / (4piepsilon_0vecr_ (12))) ^ "Término de 2 electrones" + overbrace (h_ (n uc)) ^ "Energía de repulsión nuclear" #

Los dos primeros términos indican energía cinética. Vamos a ignorar eso ya que ese no es nuestro enfoque.

los Términos de 1 electrón Describir las atracciones coulombic de cada electrón individual al núcleo del átomo, mientras que la Término de 2 electrones describe las repulsiones coulombic entre las interacciones de electrones por pares en el átomo. (Nota: este término es la razón por la cual es imposible resolver la energía exacta de helio en el estado fundamental)

De la ecuación se puede decir que para mantener la igualdad, si el tercer y / o cuarto término aumenta, el sexto término disminuye (si cambia), y si el tercer y / o cuarto término disminuye, el sexto término aumenta (si cambios). El quinto término cambia aleatoriamente.

Utilizando la Aproximación Born-Oppenheimer, los núcleos permanecen inmóviles, y así si los electrones se mueven, las interacciones entre los electrones cambian (término de 2 electrones) y las interacciones entre el núcleo y los cambios de electrones (términos de 1 electrón).

El punto es que, cuanto más repulsión nuclear, más energía tiene el orbital molecular.

Los orbitales de enlace minimizan la energía de repulsión nuclear.