Dlaczego orbitale wiążące są bardziej stabilne?

Dlaczego orbitale wiążące są bardziej stabilne?
Anonim

Orbitale wiążące minimalizują energię odpychania jądrowego.

Rozważmy następujące równanie, które opisuje energię układu mechaniki kwantowej za pomocą modelu cząstek w pudełku dla atomu helu:

#E = overbrace (-1 / 2grad_1 ^ 2 - 1 / 2grad_2 ^ 2) ^ "Energia kinetyczna" overbrace (- e ^ 2 / (4piepsilon_0vecr_1) - e ^ 2 / (4piepsilon_0vecr_2)) ^ "1-electron terms" overbrace (+ (2e ^ 2) / (4piepsilon_0vecr_ (12))) „2-elektronowe określenie” + overbrace (h_ (n uc)) ^ „Energia odpychania jądrowego” #

Pierwsze dwa terminy wskazują energię kinetyczną. Zignorujmy to, ponieważ nie jest to naszym celem.

The Warunki 1-elektronowe opisać kulombowskie atrakcje każdego elektronu do jądra atomu, podczas gdy Termin 2-elektronowy opisuje odpychanie kulombowskie między parami oddziaływań elektronów w atomie. (Uwaga: ten termin jest taki, że niemożliwe jest rozwiązanie problemu helu w stanie podstawowym)

Na podstawie równania można stwierdzić, że aby utrzymać równość, jeśli trzeci i / lub czwarty termin wzrasta, szósty człon maleje (jeśli się zmienia), a jeśli trzeci i / lub czwarty okres maleje, szósty człon wzrasta (jeśli zmiany). Piąty termin zmienia się losowo.

Używając Przybliżenie Borna-Oppenheimera, jądra pozostają w bezruchu, a więc jeśli poruszają się elektrony, interakcje między zmianą elektronów (termin 2-elektronowy) a interakcjami między zmianami jądra i elektronu (warunki 1-elektronowe).

Chodzi o to, że im bardziej odpychanie jądrowe, tym większa energia orbitalu molekularnego.

Orbitale wiążące minimalizują energię odpychania jądrowego.