Thuyết VB (obitan nguyên tử) cho một hình ảnh cụ thể định tính, định lượng sự hình thành liên kết cộng hóa trị, giải thích một số đặc tính của liên kết cộng hóa trị như hóa trị nguyên tố, tính định hướng của liên kết cộng hóa trị, cấu hình lập thể của phân tử, độ bền phân tử, bậc liên kết, năng lượng liên kết...
Tuy nhiên thuyết VB không giải thích được sự hình thành các hệ mà liên kết được tạo bởi số lẻ electron, không phải do cặp electron. Chẳng hạn như ion H2+,...
Ngoài ra thuyết VB còn gặp khó khăn khi giải thích quá trình ion hóa các phân tử, quang phổ phân tử khi phân tử bị kích thích, tính chất từ của phân tử,...
Do những hạn chế của thuyết VB nên xuất hiện một trường phái khác cũng xuất phát từ phương pháp cơ học lượng tử giải thích bản chất của liên kết cộng hóa trị. Đó là phương pháp tổ hợp tuyến tính các obitan phân tử, gọi là phương pháp LCAO (gọi tắt là thuyết MO).
1) Luận điểm cơ bản của thuyết MO
Có thể tóm tắt những nội dung cơ bản của thuyết MO thành các luận điểm sau:
- Liên kết cộng hóa trị được hình thành do sự phân bố các electron hóa trị của các nguyên tử tham gia liên kết trên các MO. Các MO được tạo ra từ sự tổ hợp tuyến tính các AO, và bằng số AO tổ hợp.
- Tùy thuộc điều kiện tổ hợp có thể tạo nên:
+ MO liên kết có năng lượng thấp hơn năng lượng của các AO tổ hợp.
+ MO phản liên kết có năng lượng cao hơn năng lượng của các AO tổ hợp.
+ MO không liên kết có năng lượng bằng năng lượng của các AO tổ hợp.
Elk(cộng hóa trị) = EAO - EMolk
Bậc liên kết p =
- Điều kiện tạo thành các MO liên kết:
+ Các AO tham gia tổ hợp phải có năng lượng tương đương.
+ Các AO phải có khả năng xen phủ cực đại.
+ Các AO phải cùng tính chất đối xứng với trục liên kết và cùng dấu khi xen phủ nhau.
- Tùy theo tính đối xứng của các MO đối với trục liên kết và khả năng tổ hợp các AO có thể tạo thành các MO xích ma (σ), hoặc MO pi (π), MO denta (δ), ... Các MO cũng có dạng liên kết, phản liên kết, không liên kết.
- Sự phân bố electron hóa trị trên các MO tuân theo nguyên lý Pauli và qui tắc Hund và dãy thứ tự năng lượng các MO
σ1s < σ*1s < σ2s < σ*2s < σ2px < π2py = π2pz < π*2py = π*2pz < σ*2px
2) Phương pháp tổ hợp tuyến tính các AO
Xét phân tử gồm hai nguyên tử 1 và 2.
- Khi electron chuyển động gần nguyên tử 1, nó chịu tác động chủ yếu của nguyên tử 1, đặc trưng bằng hàm sóng Ψ1 nhưng đồng thời cũng chịu sự tác động của nguyên tử 2 nên phải có hệ số bổ sung vào biểu thức xác định MO, tương tự như vậy với nguyên tử 2 ta có Ψ2.
- MO được coi là tổ hợp tuyến tính của các Ψ1 và :
Ψ = C1 Ψ1 + C2 Ψ2 (C1, C2 là hệ số bổ sung , hệ số tỉ lệ)
- Giải phương trình Schrodinger ta tìm được E, Ψ.
- Vì 2 nguyên tử trong phân tử giống nhau, lúc đó sự tổ hợp n AO sẽ cho n/2 MO liên kết có năng lượng thấp hơn năng lượng các AO đem tổ hợp và n/2 MO phản liên kết (kí hiệu MO*) có năng lượng cao hơn năng lượng các AO đem tổ hợp.
» Tin mới nhất:
» Các tin khác: