Калькулятор порядка связи

Рассчитайте порядок связи по числу связывающих и разрыхляющих электронов в молекулярных орбиталях.

Расчёт порядка молекулярной связи
Подсчитайте электроны на связывающих и разрыхляющих молекулярных орбиталях и введите обе суммы.

О порядке связи в методе молекулярных орбиталей

Порядок связи — компактная мера результирующего связывающего взаимодействия между двумя атомами. В теории молекулярных орбиталей атомные орбитали объединяются, образуя связывающие орбитали с более низкой энергией и разрыхляющие с более высокой. Электроны на связывающей орбитали стабилизируют молекулу, а электроны на разрыхляющей противодействуют этой стабилизации. По определению метода молекулярных орбиталей из числа связывающих электронов вычитают число разрыхляющих, а разность делят на два. Больший положительный порядок связи обычно соответствует более прочной и короткой связи. Порядок один сходен с одинарной связью, два — с двойной, три — с тройной. Расчёт по молекулярным орбиталям может давать и дробные значения, особенно для молекулярных ионов и делокализованных систем. Ноль означает, что выбранное заполнение орбиталей не даёт результирующей связи, поэтому обычная стабильная связь при такой конфигурации не ожидается. Отрицательное значение указывает на преобладание разрыхляющих электронов, что крайне неблагоприятно для образования связи. Для работы с калькулятором сначала постройте или найдите диаграмму молекулярных орбиталей нужной частицы. Заполните её электронами по принципу наименьшей энергии, принципу запрета Паули и правилу Хунда, учитывая правильный порядок орбиталей для данной молекулы. Затем отдельно подсчитайте все электроны на связывающих и на разрыхляющих орбиталях. Несвязывающие электроны не входят в формулу, поскольку в этом упрощённом учёте они не усиливают и не ослабляют связь. Например, обычное описание кислорода содержит десять связывающих и шесть разрыхляющих электронов. Разность равна четырём; деление на два даёт порядок связи два. У азота десять связывающих и четыре разрыхляющих электрона, поэтому порядок связи равен трём. Удаление или добавление одного электрона может изменить результат на половину единицы в зависимости от того, связывающую или разрыхляющую орбиталь он покидает либо занимает. Порядок связи помогает сравнивать длины связей, энергии диссоциации и относительную устойчивость, но не даёт полного прогноза поведения молекулы. Смешивание орбиталей, электронная корреляция, резонанс и выбор теоретической модели могут влиять на трактовку. Калькулятор выполняет стандартный учебный расчёт по молекулярным орбиталям и лучше всего подходит для использования с правильно заполненной диаграммой.

Примеры расчёта порядка связи

Количество электроновПорядок связиИнтерпретация
O₂: 10 связывающих, 6 разрыхляющих2Результирующее взаимодействие соответствует двойной связи.
N₂: 10 связывающих, 4 разрыхляющих3Результирующее взаимодействие соответствует прочной тройной связи.
He₂: 2 связывающих, 2 разрыхляющих0Равные стабилизация и дестабилизация предсказывают отсутствие результирующей связи.
Положительный ион O₂: 10 связывающих, 5 разрыхляющих2.5Удаление одного разрыхляющего электрона повышает порядок связи на половину единицы.

Как рассчитать порядок связи

  1. Нарисуйте или найдите правильную диаграмму молекулярных орбиталей для нужной частицы.
  2. Подсчитайте все электроны на связывающих молекулярных орбиталях.
  3. Подсчитайте все электроны на разрыхляющих молекулярных орбиталях.
  4. Введите обе суммы и выберите «Рассчитать порядок связи».

Вопросы о калькуляторе порядка связи

Что означает более высокий порядок связи?

Обычно он указывает на более прочную и короткую связь между атомами. Сравнение наиболее осмысленно для близких частиц со сходным строением связей.

Может ли порядок связи быть дробным?

Да, молекулярные ионы и делокализованные молекулы могут иметь дробный порядок связи. Добавление или удаление одного электрона со связывающей или разрыхляющей орбитали меняет порядок связи на половину единицы.

Что означает нулевой порядок связи?

В простом подсчёте по молекулярным орбиталям связывающий и разрыхляющий вклады компенсируются. Поэтому выбранная электронная конфигурация не предсказывает устойчивой результирующей связи.

Учитываются ли несвязывающие электроны?

Нет, несвязывающие орбитали исключены из формулы, поскольку не дают ни связывающего, ни разрыхляющего результирующего вклада. Учитываются только электроны на явно связывающих и разрыхляющих орбиталях.

Это то же самое, что порядок связи в структуре Льюиса?

Понятия связаны, но здесь расчёт основан именно на заполнении молекулярных орбиталей. Порядки связей Льюиса с учётом резонанса часто являются средними значениями и выводятся иначе.