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硼分子和碳分子的分子軌道


化學(xué)家 / 2018-05-29

   元素硼的電子結(jié)構(gòu)是1s22s2p1。因此,在這一周期從硼開始,p軌道對于成鍵起著重要的作用。我們曾注意到,原子軌道組合起來既能產(chǎn)生分子軌道又能產(chǎn)生π分子軌道,和生成的兩個πp,成鍵軌道具有相等的能量。當(dāng)有兩個或更多個分子軌道處在相同的能級時,在這些軌道中發(fā)生任何電子配對之前,電子首先傾向于成單地充填到各個分子軌道中??梢曰貞浺幌逻@種情形同原子軌道中的情形完全一樣(參見第3.17節(jié))。

    我們早已指出,op的能級略低于兩個πp軌道的能級,但有時也有相反的情況。B2分子(已知這個分子是存在的)的磁性實(shí)驗數(shù)據(jù)告訴我們這個分子含有兩個不成對電子。這表明,在這個特殊情況中,兩個πp軌道的能量低于op軌道的能量,因而電子優(yōu)先成單地充填進(jìn)πp軌道中,、每一個πp軌道中充入一個電子。如果op軌道的能量低于兩個πp軌道的能量,那么可以估計到兩個電子將成對地進(jìn)入一個軌道之中。圖5-9是B2的分子軌道能級圖,圖中繪示出有兩個成單電子。

    在os和o*s軌道中的四個電子,在能量上彼此互相抵消,因而對于B2分子的穩(wěn)定性不起重要作用。不過,兩個πp電子占入成鍵分子軌道中,這個事實(shí)表明,由兩個硼原子組合成二硼分子應(yīng)該是可能的。已知這個分子是存在的證明了這個事實(shí)。

    對于生成C2分子來講,情況同B2的情形一樣,不同的必須考慮在每個原子中又各增加了1個電子。與硼的情況一樣,對于碳原子來說,認(rèn)為πp軌道的能級低于σp軌道的能級(圖5-10)。分子軌道能級圖表明C2分子應(yīng)該是能夠存在的,而事實(shí)也確實(shí)如此。

 


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