Bài Giảng Hóa Đại Cương 1 - Chương 9&10 ppt

Chương THUYẾT MO CHƯƠNG THUYẾT ORBITAL PHÂN TỬ Thuyết Hund Muliken đưa vào năm 30 kỷ 20 - gọi tắt MO (Molecular Orbital) 9.1.LUẬN ĐIỂM CƠ BẢN CỦA THUYẾT MO Theo phương pháp này, ông xem phân tử khối thống tạo nên từ tâm (các nhân nguyên tử ) electron Lúc phân tử khơng cịn cá tính ngun tử mà tất electron nhân thuộc phân tử Các electron di chuyển xung quanh hạt nhân (khác với VB), xem phân tử nguyên tử có nhiều tâm Như tính chất phân tử tính chất ngun tử có nhiều tâm (thay tâm) nên kế thừa áp dụng tất thành nguyên tử Như : Trong phân tử, trạng thái electron mô tả hàm sóng ψ - gọi Orbital phân tử (MO) Suy ∫ψ dV biểu diễn xác suất tìm thấy electron thể tích dV phân tử Mỗi ψ phân tử xác định số lượng tử Mỗi MO có giá trị lượng xác định Việc phân bố electron vào phân tử tuân theo nguyên lý, qui tắc mà nguyên tử áp dụng : a Nguyên lý ngoại trừ Pauli : MO chứa tối đa electron với spin ngược chiều (đối song) b Nguyên lý vững bền : Các electron vào MO theo thứ tự lượng từ thấp lên cao c Quy tắc Hund : Khi electron vào MO có lượng xếp để tổng spin cực đại Hàm sóng ψ phân tử tích hàm sóng electron ψ phân tử = ψ ψ ψ n Trong : ψ phân tử MO tất electron phân tử ψ MO electron (e1) thuộc phân tử ψ MO electron (e2) thuộc phân tử ψ n MO electron n (en) thuộc phân tử Như vấn đề phải tìm hàm ψ 1, ψ ψ n Cách tìm có nhiều phương pháp, phương pháp thường dùng nhiều phương pháp "tổ hợp tuyến tính Orbital nguyên tử thành Orbital phân tử" - Gọi tắt LCAO - MO (Linear Combination of Atomic Orbital - Molecular Orbital ) 9.2.THUYẾT LCAO - MO : Việc giải xác phương trình sóng Schrodinger cho phân tử điều khơng thể được, phải dựa phương pháp gần - thuyết VB nghiên cứu phương pháp gần Phương pháp LCAO - MO phương pháp gần theo cách khác 9.2.1.Nguyên tắc LCAO - MO : 68 HOÁ ĐẠI CƯƠNG Chương THUYẾT MO Trong phân tử, electron di chuyển gần hạt nhân ngun tử tương tác electron hạt nhân khác coi không đáng kể, trường lực tác dụng lên electron coi trường lực nguyên tử tương ứng cách gần coi MO electron AO electron nguyên tử Từ ψ MO electron tổ hợp tuyến tính ψ AO n AO tổ hợp với để tạo thành n MO 9.2.2.Khảo sát phân tử H + : a Hàm sóng : o Đây ion có thật, có độ dài liên kết d = 1,06 A lượng E = -2,99 eV - ion hạn chế thuyết VB - thuyết cặp khơng thể chứng minh có electron đủ hình thành nên liên kết Theo MO ψ phân tử = ψ ψ ψ n e1 H b Nhưng ion phân tử có electron nên ψ phân tử = ψ Vậy vấn đề tìm ψ - orbital phân tử (MO) e1 Như phần nguyên tắc trình bày trên, electron lúc gần nhân Ha, electron lúc xử nằm AO Ha, lúc ψ = ψ 1sa = π Tương tự electron gần nhân Hb lúc : ψ = ψ 1sb = e −ra π −r e b (Với ra, rb khoảng cách từ electron đến nhân Ha, Hb) Do theo nguyên lý chồng chất trạng thái : ψ phân tử = ψ = c1ψ 1sa + c 2ψ 1sb (c1, c2 số tham gia tổ hợp) Vì AO ψ1sa ψ1sb AO 1s H nên xác suất tham gia tức 2 c1 = c ⇒ c1 = ± c = N ± Vậy ψ phân tử = ψ = N + (ψ 1sa + ψ 1sb ) (1) * Và ψ phân tử = ψ = N − (ψ 1sa − ψ 1sb ) (2) Ta tìm N+, N- cách đơn giản : Với N+ : Theo điều kiện chuẩn hoá ∫ψ 12 dτ = ⇒ ∫ N + (ψ 1sa + ψ 1sb ) dV = ∞ [∫ ∫ ] ∫ 2 ⇒ N + ψ 1sa dV + ψ 1sb dV + ψ 1sa ψ 1sb dV = Lưu ý ψ1sa , ψ1sb chuẩn hoá (tức ∫ψ 12sa dV = ∫ψ 12sb dV = ) : ∞ N+ = ∫ + ψ 1sa ψ 1sb dV T : N + = ± 2(1 + S ) ∞ Tích phân ∫ψ 1sa ψ 1sb dV gọi tích phân xen phủ ký hiệu S Vì S