Question

Matura - Chemia rozszerzona - Sprawdź się !!! - st. trudności 1*

Przy pomocy diagramu MO (metoda orbitali molekularnych MO) uzasadnić własności magnetyczne (paramagnetyzm, diamagnetyzm) cząsteczki O₂. Obliczyć rząd wiązania w O₂.

Rozwiazanie przez moderatora oznacza automatyczne poddanie się opcji popraw/usuń.

Semper in altum

Answer 1

Diagram MO przedstawiam w załączniku.

 

Tlen ma włąściwości paramagnetyczne, charakterystyczne dla cząstczek z niesparowanym elektronem. Cząsteczce tlenu odpowiada więc struktura w której atomy połączone są ze sobą jednym wiązaniem pojedyńczym sigma, mają po jednym niesparwoanym elektronie oraz po dwie wolne pary elektronowe - jak pokazuje to diagram. Struktura cząsteczki tlenu zawierającej elektrony nie biorące udziału w wiązaniu jest wyjaśniane przez teorię orbitali antywiążaących i wiążących. W przypadku gdy atom ma dużo elektronów walenycjnych obsadzone zostają także wysokoenergetyczne  orbitale antywiążące,jednak zgodnie z regułą Hunda na początku obsadzane są orbitale przez pojedyńcze elektrony, dlatego na orbitalach antywiążących pojawiają się elektrony niesparowane. Właśnie takie obsadzenie elektronów wskazuje na paramagnetyczne zachowanie się cząsteczki tlenu, co wiąże się z większą przenikliwością dla pola magnetycznego cząsteczeki tlenu od próżni - zgodnie z definijcą. Ich cząsteczki są jakby "wciągane" do wnętrza pola, ponieważ przemieszczają sie one z pola słabszego do pola silniejszego.

 

Jeśli chodzi o rząd wiązania to obliczyć go można korzystając ze wzoru:

rząd wiązania=l.el.na orb.wiążących-l.el.na orb.antywiążących/2

rząd wiązania=8-4/2

rząd wiązania=2