1

Химийн холбоо (III) Лекц 8

Ковалент холбоог тайлбарлах квант механикийн онол

Молекул орбиталын арга (МОА)

• ижил цөмт, хоѐр атомт молекул

• ондоо цөмт хоѐр атомт молекул

• ондоо цөмт олон атомт молекул

Бодисын химийн шинж чанар

Бодисын өнгө

Бодисын соронзон шинж

Молекулын ионжилтын энерги

CHEM101:

Органик биш хими I

ÌÎËÅÊÓË ÎÐÁÈÒÀËÛÍ ОНОЛ (ÌÎО)

МОО : эрдэмтэн Л.Джонса,Ф.Хунд, Малликен нарын

боловсруулсан ковалентын холбоог квант механикийн

үүднээс тайлбарладаг арга

Молекулыг тодорхой энерги бүхий орбиталуудад байрших

электроноор холбогдсон цөмүүдийн цогц гэж үздэг.

Олон цөмийн үйлчлэлийн орон зайд электрон орших магадлалыг

молекулын орбитал гэж нэрлэн түүний энергийг тодорхойлж,

молекулын орбиталаар электрон хувиарлагдах зүй тогтлыг

тайлбарлана

Молекулын орбитал нь атомын орбиталын адил энерги, хэлбэр

дүрс,орон зайн чиглэлийг тодорхойлох үсгэн тэмдэглэгээтэй

Атомын орбитал нэг цөмтэй, молекулын орбитал олон цөмтэй

байдгаар бие биеэс ялгагдана.

Àòîìыí îðáèòàëûí øóãàìàí íèéëáýðèéí àðãà (ÀÎØÍÀ)

Îëîí öºìèéí ¿éë÷ëýëèéí õ¿ðýýíä îðøèõ ýëåêòðîíû õàðèëöàí ¿éë÷ëýëèéгбодох õÿëáàð÷èëñàí òîîöîîíû àðãа

ÀÎØÍÀ ¿íäñýí ñàíàà:

• Ýëåêòðîí ¿¿ë ñèììåòð òýíõëýãèéí äàãóó äàâõöàëä îðíî

• Äàâõöàëä îðîõ îðáèòàëûí ýíåðãè îéðîëöîî áàéíà

• Àòîìûí îðáèòàëûí äàâõðààãààð ¿¿ñýõ ìîëåêóëûí îðáèòàëûí òîî íü

àíõíû àòîìûí îðáèòàëûí òîîòîé òýíö¿¿ áàéíà

• Õàðèëöàí ¿éë÷ëýëä îðæ áóé àòîìûí îðáèòàë äîòîð ýíåðãèéí ÿëãàà

àñàð èõòýé àòîìûí îðáèòàë áàéâàë ìîëåêóëûí îðáèòàëûí

òîãòîëöîîíä ººðèéí õýëáýðýý õàäãàëàí ¿ëääýã. ¯¿íèéã ¿ë õîëáîã÷

ìîëåêóëûí îðáèòàë ãýíý.

• Öºìèéí õîîðîíä ýëåêòðîí ¿¿ëíèé íÿãò èõñýí öºì¿¿äèéã õîëáîæ áóé

ýëåêòðîíû ìàãàäëàëûã õîëáîã÷ ìîëåêóëûí îðáèòàë ãýíý

• Àëü íýã öºìä õàðüÿàëàãäàí öºì¿¿äèéã ¿ë õîëáîõ ¿¿ðýã ã¿éöýòãýõ

ýëåêòðîíû ìàãàäëàëûã ñèéðýãæ¿¿ëýã÷ ìîëåêóëûí îðáèòàë ãýíý

4

+

зангилаа

-цөмцөм.

r, íì.

цөм цөм. .

r, íì

+ +

1s1s

Н -ийн атомуудНийлбэр

Ялгавар

1s+1s

Холбогч МО, 1s

1s-1s

Н -ийн атомын энерги

сийрэгжүүлэгч МО, *1s

Молекулын орбиталын энерги

• Цөмүүдийн хоорондын орон зай буюу холбогч МО дээрх электронууд

цөмүүдийн түлхэлцлийн хүчийг сааруулан, цөмүүд хоорондын зайг багасган

олон цөмд харьяалагдах үл байршсан шинжтэй байна. Үүний нөлөөгөөр

холбогч МО –ын энерги атомын орбиталын энергээс буурна.

• Цөмүүдийн хооронд электрон орших магадлал тэг байх сийрэгжүүлэгч

МО дахь электронууд зөвхөн цөмүүдийн захаар байрладаг тул электрон-

цөмүүдийн харилцан үйлчлэлийн хүч тогтолцооны энергийг ихэсгэн,

цөмийн ойртолтод нөлөөлөхгүй. Үүний нөлөөгөөр сийрэгжүүлэгч МО –ын

энерги АО -ын энергээс ихэссэн байна.

Мîëåêóëûí îðáèòàëûã ýíåðãèéí äèàãðàììààð

ä¿ðñëýí ¿ç¿¿ëнэ

• Àòîìûí îðáèòàëààñ ìîëåêóëûí îðáèòàë ¿¿ñýõèéã ïîòåíöèàë

ýíåðãèéí êîîðäèíàòààñ õàìààðóóëàí ä¿ðñëýëèéã ìîëåêóëûí ýíåðãèéí

á¿ä¿¿â÷ ãýíý.

• Á¿ä¿¿â÷èéí äóíä ÌÎ –ûã õî¸ð çàõàä ÀÎ –ûã áè÷íý

• ÌÎ –ûí òýìäýãëýãýýíèé äîð ÿìàð îðáèòàëóóäûí äàâõöëààð óã

îðáèòàë ¿¿ññýíèéã áè÷íý.

• Ñèéðýãæ¿¿ëæ áóé ìîëåêóë îðáèòàëûã îäòîéãîîð òýìäýãëýíý.

• ÌÎ –ûí áè÷èãëýë ÀÎ –ûí áè÷ëýãòýé èæèë ýíåðãè ºñºõ äàðààëëààð

áè÷èãäýíý.

• Àòîìûí îðáèòàëûí øóãàìàí íèéëáýðèéí àðãààð ñèéðýãæ¿¿ëýã÷ ,¿ë

õîëáîã÷ , õîëáîã÷ îðáèòàëóóäûã ¿¿ñíэ.

• MO- д, ýíåðãèéí ºñºõ äàðààëàë, Ïàóëûí õîðèãèéí çàð÷èì, Õóíäûí

ä¿ðìýýð ýëåêòðîí áàéðëаíà

Устөрөгчийн молекулын МО -ын энергийн зураглал

МО

H2

АО

H

АО

HE

1s

*1s

1s 1s

H2 : ( 1s)2 ( *

1s)o

ХЭ = 1/2(2-0) = 1

7

8

Устөрөгчийн молекул ионуудын МО -ын энергийн зураглал

H2- : ( 1s)

2 ( *1s)

1

ХЭ = 1/2(2-1) = 0.5

МО

H2-

АО

H

АО

H-E

1s

*1s

1s 1s

E

H2+ : ( 1s)

1 ( *1s)

o

ХЭ = 1/2(1-0) = 0.5

МО

H2+

АО

H

АО

H+

1s

*1s

1s 1s

9

Гелийн молекул ион ба молекулын МО -ын энергийн зураглал

МО

He2+

АО

He

АО

He+E

1s

*1s

1s 1s

Hе2+ : ( 1s)

2 ( *1s)

1

ХЭ = 1/2(3-1) = 0.5

МО

He2

АО

He

АО

He

Б.

E

1s

*1s

1s 1s

Hе2 : ( 1s)2 ( *

1s)2

ХЭ = 1/2(2-2) = 0.0

10

Хоѐрдугаар үеийн элементүүдийн ижил цөмт,

хоѐр атомт молекулууд

А.

E

1s

*1s

1s 1s

Li2 : ( 1s)2 ( *

1s)2( 1s)

2 ( *1s)

o

ХЭ = 1/2(4-2) = 1.0

МО

Li2

АО

Li

*2s

2s 2s

2s

АО

Li

МО

Be2

АО

Be

АО

Be

Б.

E

1s

*1s

1s 1s

Be2 : ( 1s)2 ( *

1s)2( 1s)

2 ( *1s)

2

ХЭ = 1/2(4-4) = 0.0

*2s

2s 2s

2s

11

Атомын 2р орбиталын давхцлаар үүсэх ба π МО –ын

энерги ба хэлбэр дүрс

12

13

Хоѐрдугаар үеийн элементийн ижил цөмт, хоѐр атомт

молекулын МО -ын энергийн дараалал.

А. О2, F2, He2 –ын МО –ын энергиБ. В2, С2 ,N2 –ын МО –ын энерги

2s > *2s > 2pх > π2ру = π2рz > π*

2ру = π*2рz > *

2pх

МО

E

2p

*2p

2s 2s

АОАО

*2s

2p

2s

π*2p

π2p 2p

МО

2s

2p

*2p

2s 2s

АОАО

*2s

π*2p

π2p

2p 2p

14

1. Õîëáîîíû áàò áýõèéã õîëáîîíû ýðýìáýýð èëýðõèéëíý.

5.02

012H

ХЭ

• Холбооны эрэмбэ (ХЭ): Цөмүүдийг холбох үүрэгтэй орлцож буй

электроны тоог тодорхойлогч хэмжигдэхүүн

• Хî¸ð ýëåêòðîíû õóâü íýìðèéã íýã á¿õýë õîëáîî ãýæ ¿çíý.

2

¿¿ð ëýãчýãæñèéõîëáîãчХЭ

ХЭ( H2) = 1 ХЭ (H2+) = 0.5

Химийн холбооны øèíæ ÷àíàðûн òàéëáàð

• Ñèéðýãæ¿¿ëэгч

МО –д áàéãàà

ýëåêòðîí

öºì¿¿äýä æèãä

òàòàãäàõ õ¿ч ñóë

áàéäàã òóë

ýëåêòðîíîî

àìàðõàí àëäàж

молекул ион

үүсгэнэ.

•Холбогч МО дахь

электроныг

салгахад химийн

холбоо тасарна.Eõîëáîî (O2) =121 êÆ/ìîëü Eõîëáîî (N2) = 945 êÆ/ìîëü

ìîëüêЖEOèîí

/1164)( 2

ìîëüêЖE Oèîí /1314)(

ХЭ (Î2) = 2 ХЭ (N2) = 3

2. Ìîëåêóëûí èîíæèëòèéí ýíåðãè:

ïàðàìàãíèò øèíæ чàíàð: áîäèñûí

äîòîð õîñëîîã¿é ýëåêòðîí áàéâàë

ïàðàñîðîíçîí øèíæ чàíàðòàé ãýíý.

O2 –ûí ìîëåêóë ïàðàñîðîíçîí

øèíæ чàíàðòàé

• äèàìàãíèò øèíæ чàíàð:

áîäèñûí ìîëåêóë äàõü á¿õ

ýëåòðîí íü õîñëîñîí áîë äèà

ñîðîíçîí øèíæ чàíàðòàé ãýíý.

N2 –ûí ìîëåêóë äèàñîðîíçîí øèíæ

чàíàðòàé

А. Сорнзон шинж чанаргүй бодис

соронзон оронд татагдахгүй

тул туухайн хазайлт болохгүй.

Б. Бодис бүрийн соронзон шинж

чанараас хамааран туухайн

хазйлт харилцан адилгүй

байна.

3. Ìîëåêóëûí ñîðîíçîí øèíæ чàíàð:

Õ¿÷èëòºðºã÷ Î2 -ïàðàñîðîíçîí Àçîò N2 - äèàñîðîíçîí

Èîä øàð íîãîîí ñïåêòðèéí ìóæèéí öàöàðãàëòûã

шèíãýýæ, íèë ÿãààí ºí㺺ºð õàðàãäàíà.

4. Áîäèñûí ºíãº:

Ñèéðýãæ¿¿ëæ áóé îðáèòàë äàõ ýëåêòðîíóóä ýíåðãè

îéðîëöîî îðáèòàëä øèëæèõ ¿åä òîäîðõîé öàõèëãààí

ñîðîíçîí äîëãèîí öàöðóóëæ ýñâýë øèíãýýäýã.

Øèíãýýñýí áà öàöðóóëñàí öàõèëãààí ñîðîíçîí äîëãèîíû

äîëãèîíû óðò ¿çýãäýõ ãýðëèéí ìóæèä (400-700íì) áàéâàë

áîäèñûí ºíãèéã õàðíà.

,1 h

hhE

)íì560500((

íì)520(2I

МО

I2

АО

I

АО

I

20

Иодын молекулын

сийрэгжүүлэгч МО дахь

электроны шилжилт

Иодын молекулын

шингээлтийн спектрийн

энерги, электрон шилжилт

болох π* ба z* МО –ын

энергийн ялгаанаас хамаарна.

E

2p

*2p

2p

π*2p

π2p

2p

Е = hλ,

λ = 520 нм

Õ¿÷èëòºðºã÷ Î2 -öýíõýð Èîä I2 – íèë ÿãààí

5s5s

5p5p

22

Ижил цөмт хоѐр атомт молекул

F F

F2B2BB

23

Ондоо цөмт хоѐр атомт молекул

АО (H) АО (F)Е

Үл холбогч орбитал

24

Ондоо цөмт хоѐр атомт молекул

NO

N O

E

25

LiFLi F

Ондоо цөмт хоѐр атомт молекул

26

С О

СО2

Ондоо цөмт гурван атомт молекул

27

Н2О

НО

Ондоо цөмт гурван атомт молекул

28

Асуулт даалгавар:

Хүчилтөрөгчийн молекулын шинж чанарыг МОО –оор тайлбарлана уу.

Үүнд:

• Хүчилтөрөгчийн үүсэх механизмыг хүчилтөрөгчийн атомын электронт

бүтцийг үндэслэн АОШНА –аар бичих

• Хүчилтөрөгчийн молекулын МО –д электрон хэрхэн дүүргэгдсэнийг

үндэслэн молекулын,

- соронзон чанар

- ионжилтын энерги, ионт молекул байх боломж

- молекулын өнгө үзүүлэх боломж

• Хүчилтөрөгчийн молекулын холбооны эрэмбийг үндэслэн О2, О22-, О2

1-,

О22+, O2

1+ молекулын батжил, химийн идэвхийг харцуулана уу

Холбогдох материал: [1]–ийн 6–р бүлэг

[5- 6] - ийн “Химийн холбоо” гэсэн дэд сэдэв

Лекцийн бие даалт № 8