Электронное строение гетероядерных молекул и ионов

Изоэлектронными частицами называют частицы, содержащие одинаковое число электронов. Например, к изоэлектронным частицам относятся N2, CO, BF, NO+, CN-.

Согласно методу МО электронное строение молекулы СО аналогично строению молекулы N2:

CO [KK*(s 2s)2 (s *2s)2 (p2px)2 (p2py)2 ( 2pz)2].

На орбиталях молекулы СО располагаются 10 электронов (4 валентных электрона атома углерода и 6 валентных электронов атома кислорода). В молекуле СО, как и в молекуле N2, связь тройная. Сходство в электронном строении молекул N2 и СО обуславливает близость физических свойств этих веществ.

В молекуле NO на орбиталях распределены 11 электронов (5 электронов атома азота и 6 электронов атома кислорода), следовательно, электронная конфигурация молекулы такова:

NO [KK*(s 2s)2 (s *2s)2 (p2px)2 (p2py)2 (s 2pz)2 (p*2px)1] или

NO [KK*(s 2s)2 (s *2s)2 (p2px)2 (p2py)2 (s 2pz)2 (p*2py)1].

Кратность связи в молекуле NO равна (8–3):2 = 2,5.

Конфигурация молекулярных орбиталей в ионе NO-:

NO- [KK*( 2s)2 ( *2s)2 (p2px)2 (p2py)2 ( 2pz)2 (p*2px)1(p*2py)1]

Кратность связи в этой молекуле равна (8–4):2 = 2.

Ион NO+ имеет следующее электронное строение:

NO+ [KK*( 2s)2 ( *2s)2 (p2px)2 (p2py)2 ( 2pz)2].

Избыток связывающих электронов в этой частице равен 6, следовательно, кратность связи в ионе NO+ равна трём.

В ряду NO-, NO, NO+ избыток связывающих электронов увеличивается, что приводит к возрастанию прочности связи и уменьшению её длины.

При использовании метода молекулярных орбиталей считается, в отличие от метода валентных связей, что каждый электрон находится в поле всех ядер. При этом связь не обязательно образована парой электронов. Например, ион Н2+ состоит из двух протонов и одного электрона. Между двумя протонами действуют силы отталкивания (рис. 30), между каждым из протонов и электроном - силы притяжения. Химическая частица образуется лишь в том случае, если взаимное отталкивание протонов компенсируется их притяжением к электрону. Это возможно, если электрон расположен между ядрами - в области связывания (рис. 31). В противном случае силы отталкивания не компенсируются силами притяжения - говорят, что электрон находится в области антисвязывания, или разрыхления.