W tym artykule dowiadujemy się o kolejności obligacji O2 i 7 faktach na ten temat.
Cząsteczka O2 złożona z 2 atomów O. Atom O ma konfigurację elektroniczną 1s22s22p4.Każdy atom O zawiera łącznie 8 elektronów, czyli cała cząsteczka O2 zawiera łącznie 16 elektronów. Kiedy orbitale atomowe atomu O mieszają się w cząsteczkę O2, zmieniają się energie orbitali atomowych, tzn. jedne trafiają na wyższy poziom energetyczny, a inne na niższy.
Schemat kolejności wiązania O2
Kiedy 2 atomy O są zaangażowane w tworzenie cząsteczki O2, orbitale atomowe atomu O biorą również udział w tworzeniu cząsteczki O2. Całkowita liczba orbitali atomowych atomu O biorących udział w tworzeniu schematu molekularnego O2 wynosi 10, czyli 5 orbitali atomowych z każdego atomu O.
Te orbitale atomowe to orbitale 1s, 2s i 2p. 1s i 2s mają tylko 1 orbitę, ale 2p ma 3 orbity. Widzimy, że w diagramie uporządkowania wiązań O10 zaangażowanych jest w sumie 2 orbitali atomowych, stąd orbital molekularny również utworzony w tej samej liczbie, tj. 10.
Schemat orbitali molekularnych kolejność wiązań O2
Początkowo orbitale 1s obu atomów O są mieszane, tworząc 1 wiązanie MO, tj. σ1s i 1 antywiążące MO tj. σ1s* Oba orbitale molekularne zawierają 2 elektrony. σ1s wiązanie MO ma niższą energię i σ1s* MO ma wyższą energię. Następnie 2s orbitale każdego atomu O są sprzężone, tworząc 1 σ2s klejenie MO i 1 σ2s* antywiążący MO. Podobnie σ2s który ma zawsze niższą energię i σ2s* jest zawsze wyższy w energii.
.Kiedy 2p orbitale każdego atomu O są połączone razem powstaje 6 MO, każda podpowłoka 2p zawiera 3 orbitale atomowe, tj. 2px , 2 sy , 2 sz . jeden 2px orbital każdego atomu O połączony w 1 σ2px , i 1 σ2px* pon. σ2px ma charakter spajający i σ2px* MO ma charakter antywiążący. Z tych 2 MO tylko wiązanie σ2px MO jest wypełnione 2 elektronami, ale antywiążące σ2px* MO pozostaje nieobsadzone.
Następnie 2py i 2pz Orbitale atomowe każdego atomu O zmieszane razem, tworząc 4 MO. z czego 2 to ∏2py i ∏2pz i odpowiadające im MO antywiążące, tj. ∏2py* i ∏2pz* . ∏2py i ∏2pz Każdy z MO zawiera 2 elektrony, co daje w sumie 4 elektrony w ∏ MO. ∏2py* i ∏2pz* każdy zawiera 1 elektron, co daje w sumie 2 elektrony w ∏*Mo.
Zamówienie obligacji Mot O2
Formuła, dzięki której zlecenie obligacji obliczana jest podana poniżej:
Bond Order= (całkowita liczba elektronów w wiązaniu Mo-całkowita liczba elektronów w wiązaniu MO)/2 .
Całkowita liczba elektronów w wiązaniu MO cząsteczki O2= 10.
Całkowita liczba elektronów w antywiążącym MO cząsteczki O2= 6.
Kolejność wiązań cząsteczki O2= 10-6/2= 2.
Stąd między 1 atomami O powstaje jedno wiązanie σ i wiązanie 2 ∏.
Kolejność obligacji O22-
Gdy 2 elektrony są dodawane w cząsteczce O2 O22- powstaje jon. Jest to znane jako jon nadtlenkowy. Te 2 elektrony są dodawane po 1 elektron w wyższej energii ∏2py* i ∏2pz* MO. Przez dodanie tych 2 elektronów O22- jon zawiera łącznie 18 elektronów. Te 18 elektronów jest wypełnionych podobnie jak w O2 z dodatkowymi 2 elektronami w ∏2py* i ∏2pz* MO.
Kolejność obligacji O22- jon jest obliczany według powyższego wzoru.
Całkowita liczba elektronów w wiązaniu MO z O22- jon=10.
Całkowita liczba elektronów w antywiążącym MO O22- jon=8.
Kolejność obligacji O22- jon= 10-8/2=1.
W związku z tym w O . powstaje tylko 1 wiązanie, które jest wiązaniem σ22- jonowy.
Wiązanie kowalencyjne w cząsteczce O2
Z diagramu kolejności wiązań O2 widzimy, że pomiędzy 2 atomami O występują 2 wiązania kowalencyjne. Stąd między 1 atomami O powstaje 1 wiązanie σ i 2 wiązanie. Te 2 wiązania kowalencyjne zawierają łącznie 4 elektrony.
Wiązanie σ powstaje przez zachodzenie na siebie 2px orbital każdego atomu O, a wiązanie ∏ jest utworzone przez zachodzenie na siebie 2py i 2pz orbitale każdego atomu O. Wiązanie ∏ ma wyższą energię i jest słabo związane niż wiązanie σ.
Jak znaleźć zamówienie obligacji O2?
Aby poznać kolejność wiązania O2 możemy użyć następującego wzoru:
Bond Order= (Całkowita liczba elektronów w wiązaniu MO-Całkowita liczba elektronów w antywiązaniu MO)/2 .
Całkowita liczba elektronów w wiązaniu MO cząsteczki O2= 10.
Całkowita liczba elektronów w antywiążącym MO cząsteczki O2= 6.
Kolejność wiązań cząsteczki O2= 10-6/2= 2.
Ile orbitali jest pojedynczo zajętych w O2?
Kiedy orbitale atomowe atomu O mieszają się w cząsteczkę O2, zmieniają się energie orbitali atomowych, tzn. jedne trafiają na wyższy poziom energetyczny, a inne na niższy. Orbitale o wyższej energii są z natury niestabilne, podczas gdy orbitale o niższej energii są stabilne. Kiedy widzimy diagram kolejności obligacji O2, wszystkie MO są spełnione, spodziewaj się ∏2py* i ∏2pz* MO, które są zajęte pojedynczo.
Wnioski
Z diagramu kolejności wiązań O2 widzimy, że kolejność wiązań w cząsteczce O2 wynosi 2, tj. powstaje 1 wiązanie sigma i 1 wiązanie pi, aw O22- jonem rząd wiązań wynosi 1. Stąd z rzędu wiązań widzimy, że cząsteczka O2 jest bardziej stabilna niż O22- jonowy.
Cześć… Jestem Susanta Maity. Ukończyłem studia magisterskie na uniwersytecie Vidyasagar ze specjalizacją w chemii organicznej.
Uwielbiam pisać skomplikowane pojęcia z chemii w zrozumiałych i prostych słowach.
Połączmy się poprzez LinkedIn: