e) Cách tính trạng thái lai hố
2.4.1. Nội dung cơ bản
- Mỗi electron trong phân tử được coi như chuyển động trong một điện trường hiệu dụng trung bình do các hạt nhân nguyên tử và các electron còn lại gây ra. Cần lưu ý rằng các electron trong phân tử chuyển động trong một điện trường hiệu dụng không đối xứng tâm như trong nguyên tử mà có đối xứng phức tạp hơn tuỳ thuộc từng loại phân tử cụ thể. Trạng thái chuyển động của mỗi electron trong phân tử được mô tả bằng một hàm sóng gọi là orbital phân tử (MO). Trạng thái của toàn bộ phân tử được mơ tả bằng hàm sóng tồn phần của phân tử.
- Phương pháp MO hồn tồn tơn trọng các nguyên lý và qui tắc chung áp dụng cho nguyên tử (nguyên lý pauli, nguyên lý vững bền, qui tắc Hund).
* Sự phân bố electron vào các MO
Cũng tuân theo những quy tắc như trong nguyên tử.
Nguyên lý pauling: Trong 1 MO chỉ có thể có tối đa 2 electron có spin đối song với nhau (ms = +1/2 và ms = -1/2).
Nguyên lý vững bền: Các electron lần lượt xếp vào các MO có mức năng lượng từ thấp đến cao.
Quy tắc Hund: Khi electron xếp vào các MO có cùng mức năng lượng thì có khuynh hướng chiếm một số lớn MO sao cho số electron độc thân cực đại.
* Các đặc trưng của liên kết cộng hóa trị trong phương pháp MO
- Chỉ số liên kết hay độ bội của liên kết (N) *) (n n 2 1 N n : số e nằm ở M0 liên kết (hàm sóng + là MO liên kết n* : số e nằm ở M0 phản liên kết (hàm sóng - là MO phản liên kết)
Độ dài liên kết (l) bằng khoảng cách giữa tâm của 2 hạt nhân, l càng nhỏ khi chỉ số liên kết càng lớn.
- Năng lượng liên kết càng lớn khi liên kết càng bền
p-p d-p d-d
* Xác định cấu hình electron phân tử
Để xác định cấu hình electron của phân tử chúng ta cần:
- Xác định các MO và các mức năng lượng tương ứng của chúng - Xây dựng giản đồ mức năng lượng của các MO
- Sắp xếp điện tử vào các MO theo những quy tắc thích hợp.
* Phương trình Schrodinger
Trong phép gần đúng người ta coi các hạt nhân nguyên tử là đứng yên và giải phương trình Schrodinger (phương trình ở trạng thái dừng tức là nó chỉ phụ thuộc vào không gian mà không phụ thuộc vào thời gian) ở dạng tổng quát:
H = E H : toán tử Hamiton
E: trị riêng của năng lượng
: hàm số riêng mô tả trạng thái 1 electron
2.4.2. áp dụng phương pháp MO cho phân tử 2 nguyên tử có hạt nhân giống nhau