なぜ結合軌道はより安定しているのか

なぜ結合軌道はより安定しているのか
Anonim

結合軌道は核反発エネルギーを最小にする

ヘリウム原子のボックス内粒子モデルを介して量子力学系のエネルギーを記述する次の方程式を考えてみましょう。

#E = overbrace(-1 / 2grad_1 ^ 2 - 1 / 2grad_2 ^ 2)^ "運動エネルギー" overbrace( - e ^ 2 /(4piepsilon_0vecr_1) - e ^ 2 /(4piepsilon_0vecr_2))^ "1電子項" overbrace (+(2e ^ 2)/(4piepsilon_0vecr_(12)))^ "2電子項" +オーバーブレース(h_(n uc))^ "核反発エネルギー"#

最初の2つの項は運動エネルギーを表します。それは私たちの焦点では ないのでそれを無視しましょう。

1電子ターム それぞれの個々の電子の原子核へのクーロン引力を記述する 2電子項 は、原子内の対電子相互作用の間のクーロン反発力を表します。 ( 注:この用語は、ヘリウムの正確な基底状態エネルギーを求めることが不可能な理由です。)

等式を維持するために、3番目または4番目の項が増加すると6番目の項が減少し(変化する場合)、3番目または4番目の項が減少すると6番目の項が増加する(等式を維持する)変更)。第5項はランダムに変わります。

を使う ボルンオッペンハイマー近似つまり、核は静止したままであるので、電子が移動すると、電子間の相互作用が変化し(2電子項)、核と電子間の相互作用が変化します(1電子項)。

要は、核の反発力が大きいほど、分子軌道のエネルギーは高くなります。

結合軌道は核反発エネルギーを最小にする