Menu Contract Home Previous Up one level Next Downright Search Settings Top
14.2.2  Molècules diatòmiques homonuclears
|1⟩ Les molècules diatòmiques homonuclears ( ) tenen i .
En una molècula diatòmica homonuclear, els dos nuclis són idèntics. Això fa que aquest tipus de molècula tingui unes operacions de simetria que no hi són en altres molècules diatòmiques.
|1.1⟩ Tenen un centre d’inversió i orbitals gerade o ungerade.
Com hem vist en §7.4.1|11⟩ per l’ , les diatòmiques homonuclears tenen un centre d’inversió al bell mig de l’enllaç, centre que ens permet classificar els orbitals per la seva paritat: gerade o ungerade.
|1.2⟩ Tenen un pla de reflexió i orbitals enllaçants o antienllaçants.
A més del centre d’inversió, les diatòmiques també tenen un pla de reflexió que talla l’enllaç pel mig, i que permet classificar els orbitals moleculars en enllaçants i antienllaçants. Vegeu §7.4.1|12⟩.
|2⟩ Necessitem l’ordre energètic dels orbitals moleculars.
|2.1⟩ Expressarem l’ordre energètic mitjançant un diagrama.
Per obtindre les configuracions electròniques de les molècules diatòmiques homonuclears necessitem l’ordre energètic dels orbitals moleculars.
La figura 14.2 ens mostra un diagrama qualitatiu de l’ordre energètic dels orbitals típic d’algunes molècules homonuclears del segon període.
Figura 14.2: Diagrama de les energies dels orbitals moleculars per a una molècula diatòmica homonuclear del segon període. L’eix internuclear és l’eix .
|2.2⟩ Les línies de punts ens mostren quins orbitals atòmics hi combinem.
Les línies de punts permeten visualitzar quins orbitals atòmics són combinats per formar l’orbital molecular. Per exemple, l’orbital serà una combinació lineal dels orbitals atòmics  i  .
En la taula 14.1 donem les CLOA corresponents a cada orbital molecular.
|2.3⟩ Un orbital enllaçant està per sota dels OAs que el componen.
L’energia d’un orbital enllaçant està sempre per sota de les energies dels orbitals atòmics que el componen, cosa que fa que sigui energèticament més favorable situar els electrons en l’orbital enllaçant en comptes de col·locar-los en els orbitals atòmics.
Concloem, doncs, que els electrons en orbitals enllaçants contribueixen a l’estabilitat de l’enllaç.
|2.4⟩ Un orbital antienllaçant està per damunt dels OAs que el componen.
Per contra, l’energia d’un orbital antienllaçant està sempre per damunt de les energies dels orbitals atòmics que el componen, de manera que els electrons en orbitals antienllaçants desestabilitzen un enllaç.
|2.5⟩ Els orbitals estan doblement degenerats.
Els orbitals estan doblement degenerats, ja que l’energia depèn únicament del valor absolut de .
|2.6⟩ L’ordre / pot canviar.
Les energies dels orbitals i són molt pròximes. L’ordre mostrat en la figura 14.2 correspon a la majoria de les molècules diatòmiques homonuclears del segon període.
Compte que, a partir del ( , , …), aquest ordre energètic s’inverteix.
|3⟩ L’ordre energètic dels orbitals ens dóna l’ordre d’ocupació.
L’ordre energètic dels orbitals moleculars mostrat en la figura 14.2 ens dóna l’ordre amb què han d’omplir-se les corresponents capes moleculars, de manera totalment anàloga a com vam fer per a àtoms (principi d’Aufbau).
L’ordre és el següent,
|4⟩ L’ordre d’ocupació i el principi d’exclusió ens donen les configuracions electròniques.
|4.1⟩ En un orbital caben dos electrons, en orbitals i superiors, quatre.
El principi d’exclusió de Pauli permet fins a dos electrons en un orbital , però fins a quatre electrons en orbitals i superiors, ja que aquests estan doblement degenerats i per tant vénen a parells.
|4.2⟩ Omplim els orbitals per ordre d’energia.
Amb l’ordre energètic anterior, i prenent en compte la capacitat de cada tipus d’orbital, podem obtindre les configuracions electròniques de les molècules diatòmiques homonuclears. Mostrem el resultat en la taula 14.2.
Taula 14.2: Configuracions electròniques de l’estat fonamental d’algunes molècules diatòmiques homonuclears.
Molècula Configuració electrònica OE (ua) (ua)
1
0
1
0
1
2
3
2
1
0
|4.3⟩ L’ordre d’enllaç ens diu molts enllaços covalents té la molècula.
La tercera columna de la taula 14.2 mostra l’anomenat ordre d’enllaç (OE), definit com la meitat de la diferència entre el nombre d’electrons en orbitals enllaçants ( ) i el nombre d’electrons en orbitals antienllaçants ( ).
L’ordre d’enllaç ens dóna una mesura del nombre d’enllaços covalents que té la molècula.
|4.4⟩ Un ordre d’enllaç gran implica un enllaç curt i fort.
Veiem en la taula 14.2 que quan augmenta l’ordre d’enllaç, la distància d’equilibri tendeix a disminuir i l’energia de dissociació tendeix a augmentar. Aquest resultat és coherent amb el fet que els enllaços múltiples són normalment curts i forts.
|4.5⟩ Un ordre d’enllaç zero vol dir que no es forma un enllaç covalent.
Les molècules , i tenen un ordre d’enllaç zero, i per tant no formen cap enllaç covalent. Això és coherent amb la naturalesa inert dels gasos nobles.
En el cas del , la naturalesa de l’enllaç és complicada, però no és ben bé un enllaç covalent típic.
|4.6⟩ Si eliminem un electró enllaçant, l’enllaç es fa més dèbil.
Si eliminem un electró enllaçant d’una molècula, el catió resultant estarà enllaçat més dèbilment que la molècula original, tal com passa per a l’ i el .
|4.7⟩ Si eliminem un electró antienllaçant, l’enllaç es fa més fort.
Si, per contra, eliminem un electró antienllaçant, el catió tendrà un enllaç més fort que la molècula neutra (cas de l’ i de l’ ).