Por que os orbitais de ligação são mais estáveis?

Por que os orbitais de ligação são mais estáveis?
Anonim

Os orbitais de ligação minimizam a energia de repulsão nuclear.

Vamos considerar a seguinte equação que descreve a energia de um sistema de mecânica quântica através do modelo Particle-in-a-Box para o átomo de hélio:

#E = overbrace (-1 / 2grad_1 ^ 2 - 1 / 2grad_2 ^ 2) ^ "Kinetic Energy" overbrace (- e ^ 2 / (4piepsilon_0vecr_1) - e ^ 2 / (4piepsilon_0vecr_2)) ^ "termos de 1-elétron" overbrace (+ (2e ^ 2) / (4piepsilon_0vecr_ (12))) ^ "termo de 2-elétrons" + overbrace (h_ (n uc)) ^ "Energia de repulsão nuclear" #

Os dois primeiros termos indicam energia cinética. Vamos ignorar isso, já que esse não é o nosso foco.

o Termos de 1 eletrão descrevem as atrações coulômbicas de cada elétron individual para o núcleo do átomo, enquanto o Termo de 2 eletrons descreve as repulsões coulombic entre as interações eletrônicas emparelhadas no átomo. (Nota: este termo é porque a solução para a energia exata do estado fundamental do hélio é impossível)

Você pode dizer a partir da equação que para manter a igualdade, se o terceiro e / ou quarto prazo aumenta, o sexto prazo diminui (se mudar), e se o terceiro e / ou quarto prazo diminui, o sexto prazo aumenta (se alterar). O quinto termo muda aleatoriamente.

Usando o Aproximação Born-Oppenheimer, os núcleos ficam parados, e assim, se os elétrons se movem, as interações entre os elétrons mudam (termo de 2 elétrons) e as interações entre as mudanças de núcleo e elétron (termos de 1-elétron).

O ponto é, quanto mais repulsão nuclear, maior a energia que o orbital molecular é.

Os orbitais de ligação minimizam a energia de repulsão nuclear.