Transcript 3. MOT-1
Slide 1
ทฤษฎีโมเลกุลาร์ออร์บิทลั , MOT
เป็ นการสร้างออร์บิทลั ของโมเลกุล (MO’s) จาก
valence AO’s ของทั้ง 2 อะตอมในโมเลกุล
เป็ นการ overlap กัน (การรวมกันเชิงเส้นของฟั งก์ชนั คลื่น)
ของ valence AO’s ที่มีทิศทางที่เหมาะสมหรือพลังงานใกล้
เคียงกัน
การรวมกันเชิงเส้นของฟั งก์ชนั คลื่นของ AO’s มี 2 แบบ :
- รวมแบบผลบวก ==> Bonding MO.
- รวมแบบผลต่าง ==> Antibonding MO.
จานวน MO’s ที่ได้ = จานวน AO’s ที่ได้เสมอ
Slide 2
1. MOT สาหรับโมเลกุลอะตอมคู่นิวเคลียสเหมือน
(Homonuclear diatomic molecules)
พลังงานของโมเลกุลที่มีอิเล็กตรอนในบอนดิงและแอนติบอนดิงออร์บิทลั
เทียบกับระยะห่างระหว่างอะตอมทั้ง 2
Slide 3
กรณีที่อะตอมทั้งสองมีเฉพาะ 1s valence AO’s
พลังงานสัมพัทธ์ของ 2 MO’s ของโมเลกุล H2
และของ AO’s 1s ทั้งสอง
Slide 4
พลังงานสัมพัทธ์ของ MO’s ของ H2+ แผนผังพลังงานนี้
ใช้สาหรับ H2, He2+ และ He2 ด้วย
Slide 5
การเกิด MO’s ของ H2 (เนื่องจาก s-ออร์บิทลั เป็ น
centrosymmetric และ s* -ออร์บิทลั เป็ น non-centrosymmetric
จึงแทนด้วยสัญลักษณ์ sg และ su* ตามลาดับ
Slide 6
แผนผังอันตรกิริยาของออร์บิทลั สาหรับการเกิด (a) He2 จาก 2 อะตอมของ He
(b) Li2 จาก 2 อะตอมของ Li
Slide 7
Comparison of some molecule-orbital structure, net bonding electrons, bond length
and bond energies
Molecule
He2
H2+
He2+
H2
Bonding
electrons
Anti bonding
electrons
Net
bonding
electrons
Bond
o
length, A
2
1
2
2
2
0
1
0
0
1
1
2
__a
1.06
1.08
0.74
Experimental
bond energy,
kcal mol-1
__a
61
60
103
Slide 8
- กรณีที่อะตอมทั้งสองมีท้งั 2s และ 2p valence AO’s
Slide 9
พลังงานสัมพัทธ์ของ
2s และ 2p AO’s ทั้ง
สองชุด ของธาตุแถว
ที่ 2 ในตารางธาตุ
Slide 10
MO’s ทั้ง 6 ที่ตา่ งกัน ซึ่งเกิดจากออร์บิทลั s, px,
py และ pz ของอะตอมทั้ง 2 ในโมเลกุลอะตอม
คู่ บวกและลบแทนเครื่องหมายของฟั งก์ชนั
คลื่น py เกิด MO’s ในทานองเดียวกันกับ px
บอนดิง M O ’ s ด้านซ้าย ส่วนแอนติบอนดิง
MO’s อยูด่ า้ นขวา เส้นประแทน model planes
ซึ่งมี e l e c t r o n d e n s i t y เป็ นศูนย์
Slide 11
พลังงานสัมพัทธ์ของ MO’s สาหรับโมเลกุลอะตอมคู่นิวเคลียส
เหมือนที่อะตอมทั้ง 2 มีท้งั 2s และ 2p valence AO’s
Slide 12
พลังงานสัมพัทธ์ของ MO’s
สาหรับโมเลกุลอะตอมคู่
นิวเคลียสเหมือนที่พลังงาน
ของ 2 s และ 2p ของ
อะตอมต่างกันมากพอที่จะ
ทาให้ไม่มีการผสมกัน
ระหว่างออร์บิทลั เกิดขึ้น
(กรณีโมเลกุล O2 และ F2
ซึ่งอะตอมมีค่า EN สูง ๆ)
Slide 13
ตามคาบจาก Li ถึง F, พลังงานของออร์บิทลั 2s และ
2p ลดลงเมื่อค่า effective nuclear charge มากขึ้น
Slide 14
การเปลี่ยนแปลงระดับพลังงานของ MO’s และการจัดเรียงของอิเล็กตรอนใน
สภาวะพื้นของโมเลกุลอะตอมคู่นิวเคลียสเหมือนของธาตุ p-block แถวแรก
Slide 15
Experimental data and bond orders for homonuclear diatomic
molecules X2 in which X is an atom in the period Li to F
bond dissociation
Diatomic Bond distance, pm enthalpy, kJ mol-1
Li2
Be2
B2
C2
N2
O2
F2
267
159
124
110
121
141
110
297
607
945
498
159
Bond Order
1
0
1
2
3
2
1
Magnetic data
Diamagnetic
Paramagnetic
Diamagnetic
Diamagnetic
Paramagnetic
Diamagnetic
Slide 16
2. MOT สาหรับโมเลกุลอะตอมคู่นิวเคลียสต่าง
(Heteronuclear diatomic molecules)
- กรณีอะตอม A มีเฉพาะ 1s
valence AO ส่วนอะตอม B มีท้งั
2s และ 2p AO’s
Slide 17
การ overlap ของ H 1s-ออร์บิทลั กับ valence 2s และ 2p ออร์
บิทลั ของ F net overlap ของ 2px หรือ 2py ของ F กับ 1s ของ H มี
ค่าเป็ นศูนย์ดงั นั้นออร์บิทลั ทั้ง 2 ไม่ได้ถูกใช้ในการสร้าง MO’s
Slide 18
พลังงานสัมพัทธ์ของ AO’s และ MO’s ใน HF พลังงานของอิเล็กตรอน
ใน H 1s = -110,000 cm-1 (IE1 ของ H = +110,000 cm-1)
พลังงานใน 2p ของ F = -151,000 cm-1(IE1 ของ F = +151,000
c m - 1 ) ตามจริงแล้ว 2s -ออร์บิทลั มีพลังงานต ่ากว่านี้มาก
การ overlap ระหว่าง AO’s อาจเป็ นการ overlap ต้องห้ามทางสมมาตร
การรวมกันตาม (a) และ (b) ทาให้ได้ non-bonding ส่วน
(c) เป็ น symmetry-allowed ทาให้ได้ bonding interaction
Slide 19
- กรณีที่อะตอมทั้งสองในโมเลกุลมีท้งั 2s และ 2p valence AO’s
พลังงานสัมพัทธ์ของออร์บิทลั ในโมเลกุล AB เมื่อ B มีสภาพลบ
(มีค่า EN มากกว่า) มากกว่าอะตอม A ตัวอย่างเช่น CO
Slide 20
ตัวแทน MO’s สาหรับโมเลกุล AB
เมื่ออะตอม B มีสภาพลบมากกว่า A
Slide 21
Bond properties of some heteronuclear diatomic
molecules and ions
Molecule
BeF
BeH
BeO
CN
CN+
CNCO
CO+
o
Bond length, A
1.3614
1.297
1.3308
1.1719
1.1727
1.14
1.1283
1.1152
bond dissociation
energy, kcal mol-1
135.9 +- 2.3
53
106.1 +- 2.3
188
----255.8
192.4
ทฤษฎีโมเลกุลาร์ออร์บิทลั , MOT
เป็ นการสร้างออร์บิทลั ของโมเลกุล (MO’s) จาก
valence AO’s ของทั้ง 2 อะตอมในโมเลกุล
เป็ นการ overlap กัน (การรวมกันเชิงเส้นของฟั งก์ชนั คลื่น)
ของ valence AO’s ที่มีทิศทางที่เหมาะสมหรือพลังงานใกล้
เคียงกัน
การรวมกันเชิงเส้นของฟั งก์ชนั คลื่นของ AO’s มี 2 แบบ :
- รวมแบบผลบวก ==> Bonding MO.
- รวมแบบผลต่าง ==> Antibonding MO.
จานวน MO’s ที่ได้ = จานวน AO’s ที่ได้เสมอ
Slide 2
1. MOT สาหรับโมเลกุลอะตอมคู่นิวเคลียสเหมือน
(Homonuclear diatomic molecules)
พลังงานของโมเลกุลที่มีอิเล็กตรอนในบอนดิงและแอนติบอนดิงออร์บิทลั
เทียบกับระยะห่างระหว่างอะตอมทั้ง 2
Slide 3
กรณีที่อะตอมทั้งสองมีเฉพาะ 1s valence AO’s
พลังงานสัมพัทธ์ของ 2 MO’s ของโมเลกุล H2
และของ AO’s 1s ทั้งสอง
Slide 4
พลังงานสัมพัทธ์ของ MO’s ของ H2+ แผนผังพลังงานนี้
ใช้สาหรับ H2, He2+ และ He2 ด้วย
Slide 5
การเกิด MO’s ของ H2 (เนื่องจาก s-ออร์บิทลั เป็ น
centrosymmetric และ s* -ออร์บิทลั เป็ น non-centrosymmetric
จึงแทนด้วยสัญลักษณ์ sg และ su* ตามลาดับ
Slide 6
แผนผังอันตรกิริยาของออร์บิทลั สาหรับการเกิด (a) He2 จาก 2 อะตอมของ He
(b) Li2 จาก 2 อะตอมของ Li
Slide 7
Comparison of some molecule-orbital structure, net bonding electrons, bond length
and bond energies
Molecule
He2
H2+
He2+
H2
Bonding
electrons
Anti bonding
electrons
Net
bonding
electrons
Bond
o
length, A
2
1
2
2
2
0
1
0
0
1
1
2
__a
1.06
1.08
0.74
Experimental
bond energy,
kcal mol-1
__a
61
60
103
Slide 8
- กรณีที่อะตอมทั้งสองมีท้งั 2s และ 2p valence AO’s
Slide 9
พลังงานสัมพัทธ์ของ
2s และ 2p AO’s ทั้ง
สองชุด ของธาตุแถว
ที่ 2 ในตารางธาตุ
Slide 10
MO’s ทั้ง 6 ที่ตา่ งกัน ซึ่งเกิดจากออร์บิทลั s, px,
py และ pz ของอะตอมทั้ง 2 ในโมเลกุลอะตอม
คู่ บวกและลบแทนเครื่องหมายของฟั งก์ชนั
คลื่น py เกิด MO’s ในทานองเดียวกันกับ px
บอนดิง M O ’ s ด้านซ้าย ส่วนแอนติบอนดิง
MO’s อยูด่ า้ นขวา เส้นประแทน model planes
ซึ่งมี e l e c t r o n d e n s i t y เป็ นศูนย์
Slide 11
พลังงานสัมพัทธ์ของ MO’s สาหรับโมเลกุลอะตอมคู่นิวเคลียส
เหมือนที่อะตอมทั้ง 2 มีท้งั 2s และ 2p valence AO’s
Slide 12
พลังงานสัมพัทธ์ของ MO’s
สาหรับโมเลกุลอะตอมคู่
นิวเคลียสเหมือนที่พลังงาน
ของ 2 s และ 2p ของ
อะตอมต่างกันมากพอที่จะ
ทาให้ไม่มีการผสมกัน
ระหว่างออร์บิทลั เกิดขึ้น
(กรณีโมเลกุล O2 และ F2
ซึ่งอะตอมมีค่า EN สูง ๆ)
Slide 13
ตามคาบจาก Li ถึง F, พลังงานของออร์บิทลั 2s และ
2p ลดลงเมื่อค่า effective nuclear charge มากขึ้น
Slide 14
การเปลี่ยนแปลงระดับพลังงานของ MO’s และการจัดเรียงของอิเล็กตรอนใน
สภาวะพื้นของโมเลกุลอะตอมคู่นิวเคลียสเหมือนของธาตุ p-block แถวแรก
Slide 15
Experimental data and bond orders for homonuclear diatomic
molecules X2 in which X is an atom in the period Li to F
bond dissociation
Diatomic Bond distance, pm enthalpy, kJ mol-1
Li2
Be2
B2
C2
N2
O2
F2
267
159
124
110
121
141
110
297
607
945
498
159
Bond Order
1
0
1
2
3
2
1
Magnetic data
Diamagnetic
Paramagnetic
Diamagnetic
Diamagnetic
Paramagnetic
Diamagnetic
Slide 16
2. MOT สาหรับโมเลกุลอะตอมคู่นิวเคลียสต่าง
(Heteronuclear diatomic molecules)
- กรณีอะตอม A มีเฉพาะ 1s
valence AO ส่วนอะตอม B มีท้งั
2s และ 2p AO’s
Slide 17
การ overlap ของ H 1s-ออร์บิทลั กับ valence 2s และ 2p ออร์
บิทลั ของ F net overlap ของ 2px หรือ 2py ของ F กับ 1s ของ H มี
ค่าเป็ นศูนย์ดงั นั้นออร์บิทลั ทั้ง 2 ไม่ได้ถูกใช้ในการสร้าง MO’s
Slide 18
พลังงานสัมพัทธ์ของ AO’s และ MO’s ใน HF พลังงานของอิเล็กตรอน
ใน H 1s = -110,000 cm-1 (IE1 ของ H = +110,000 cm-1)
พลังงานใน 2p ของ F = -151,000 cm-1(IE1 ของ F = +151,000
c m - 1 ) ตามจริงแล้ว 2s -ออร์บิทลั มีพลังงานต ่ากว่านี้มาก
การ overlap ระหว่าง AO’s อาจเป็ นการ overlap ต้องห้ามทางสมมาตร
การรวมกันตาม (a) และ (b) ทาให้ได้ non-bonding ส่วน
(c) เป็ น symmetry-allowed ทาให้ได้ bonding interaction
Slide 19
- กรณีที่อะตอมทั้งสองในโมเลกุลมีท้งั 2s และ 2p valence AO’s
พลังงานสัมพัทธ์ของออร์บิทลั ในโมเลกุล AB เมื่อ B มีสภาพลบ
(มีค่า EN มากกว่า) มากกว่าอะตอม A ตัวอย่างเช่น CO
Slide 20
ตัวแทน MO’s สาหรับโมเลกุล AB
เมื่ออะตอม B มีสภาพลบมากกว่า A
Slide 21
Bond properties of some heteronuclear diatomic
molecules and ions
Molecule
BeF
BeH
BeO
CN
CN+
CNCO
CO+
o
Bond length, A
1.3614
1.297
1.3308
1.1719
1.1727
1.14
1.1283
1.1152
bond dissociation
energy, kcal mol-1
135.9 +- 2.3
53
106.1 +- 2.3
188
----255.8
192.4