Chương 9 THUYẾT MO
Bài toán về H +2 là bài toán cơ bản của thuyết MO. Từ đó rút ra một số nguyên tắc về sự xen phủ các AO để tạo MO để áp dụng cho các phân tử nói chung. - Cứ 2 AO tổ hợp với nhau để tạo thành 2 MO, một có năng lượng thấp và một có năng lượng cao. MO có năng lượng thấp khi sự xen phủ dương (S > 0) - Đó là các AO xen phủ cùng dấu. Còn MO có năng lượng cao khi sự xen phủ âm (S < 0) - là các AO xen phủ khác dấu. Mở rộng có thể nói cứ n AO tổ hợp cho n MO phân tử trong đó có m MO có năng lượng thấp, thường có m MO có năng lượng cao và có (n - 2m) MO có năng lượng không đổi - do không có AO "tương ứng" để xen phủ. Vậy thế nào là tương ứng ? Đó chính là điều kiện để các AO tổ hợp. - Điều kiện để các AO tổ hợp cho MO. * Các AO của các nguyên tử phải có năng lượng xấp xỉ nhau (tạm gọi là điều kiện 1). Ví dụ như AO 1s của H khó thể tổ hợp với AO 2s của F do AO2s của F có năng lượng quá thấp so với AO1s của H, mà AO 1s của H chỉ có thể tổ hợp với AO 2p của F. * Các AO của nguyên tử này phải xen phủ nhiều với AO của nguyên tử kia (điều kiện 2). Như vậy theo điều kiện này chỉ có các AO hoá trị mới tổ hợp được, vì chỉ có các AO hóa trị này (các AO ở bên ngoài) mới phủ lên được với các AO hoá trị khác. Còn các AO khác còn lại do bị "chôn sâu" phía trong nên khó phủ với các AO khác, như AO 1s, 2s, 2p của Cl này khó lòng xen phủ với AO 1s, 2s, 2p của Cl kia. Đó chỉ là một cách nói, thực tế khi hai (hay nhiều) nguyên tử tiến lại gần nhau để tạo thành phân tử, thì chỉ lại gần nhau đến mức độ lớp ngoài tiếp xúc nhau - tức là các AO hóa trị phủ lên nhau, các nguyên tử không thể xâm nhập sâu vào nhau cho đến lớp bên trong vì sự đẩy tĩnh điện giữa các điện tích cùng dấu của các electron của hai nguyên tử * Các AO của các nguyên tử muốn tổ hợp được phải cùng kiểu đối xứng (điều kiện 3). Điều kiện này rất quan trọng, nó giúp ta biết y y' những AO nào tổ hợp được với nhau. Ví dụ như khi hai nguyên tử tiến lại gần nhau - Giả sử chọn trục z là trục liên nhân và cũng giả sử là hai nguyên tử này ở chu kỳ 2. Vậy các AO có thể tổ hợp với nhau (theo điều kiện 2) là : 2s, 2px, 2py, A B z z' 2pz (của mỗi nguyên tử ). 2sa với 2sb có cùng kiểu đối xứng nên tổ x x' hợp được với nhau để cho 2MO, một có năng lượng thấp σ và một có năng lượng cao σ * . (Tương tự như H, xem hình vẽ phần 9.2.2.a)) +
+
-
-
+
-
+ σσ
-
+
-
2pzA và 2pzB.
-
_
Cũng có thể 2sA tổ hợp với 2pzB (nếu thoả mãn 2 điều kiện còn lại) vì 2AO này có cùng kiểu đối xứng đối với trục liên nhân (và ngược lại) :
+
+
_ +
- σ
+
-
+
+
+
-
pxA (pyA) và pxB (pyB) vì đã chọn trục z làm trục liên nhân nên các AO (x, y) vuông góc với Oz nên chúng song song và có cùng kiểu đối xứng nên tổ hợp cho π và π* . 71
HOÁ ĐẠI CƯƠNG 1
*