Жили-были два атома. Жили – не тужили, да решили, что «чего по одиночке куковать, будем вместе жить», да взяли и образовали молекулу. К сожалению, пока для атомов не выпускают журнал «Эсквайр», поэтому правила жизни для них придется нам описать самостоятельно.
Сделать это можно более чем одним способом, сегодня поговорим о теории молекулярных орбиталей.
Мы помним, что в атоме все электроны рассованы по своим орбиталям и у каждого электрона есть своя фиксированная энергия.
Тогда можно представить, что, сходясь на короткую ногу, атомы решают, что удобства ради надо бы свои электронные орбитали объединить. Так появляются орбитали молекулярные. Важно заметить, что объединяются только орбитали, на которых сидят валентные электроны.
Происходит это замысловато. Допустим, было у каждого атома по две орбитали: одна с энергией повыше, а другая – пониже. Тогда две «низкие» атомные орбитали объединятся в одну молекулярную, энергия которой будет еще ниже, чем у исходных. А две «высокие» – тоже сольются в одну, и ее энергия будет еще выше, чем у исходных.
Чтобы это проиллюстрировать, можно рисовать энергетическую схему образования молекулы, которая чем-то напоминает dragon ball z fusion stance.
Важный момент, энергетически мало что изменилось: понижение энергии одной орбитали компенсировалось повышением энергии другой. Бедные беднеют, богатые богатеют, а в среднем всё по-прежнему.
Но есть хитрость: электроны заполняют орбитали снизу вверх. Поэтому сперва будут заняты все тепленькие местечки с пониженной энергией. На верхотуру-то лезть никому неохота.
И очень часто бывает так, что электроны заканчиваются раньше, чем мы доберемся до самых высоких новых орбиталей. А значит мы добиваемся энергетического выигрыша, что и обеспечивает молекуле стабильность.
У этих молекулярных орбиталей забавные названия: «связывающие» – с пониженной энергией, они повышают стабильность молекулы; «разрыхляющие» – с повышенной энергией, если закинуть электроны на них, молекула станет менее стабильной, более «рыхлой».
Ну и наконец иногда вдобавок к этим двум типам может образоваться «несвязывающая» орбиталь. Ее энергия примерно такая же как у атомной орбитали, так что в жизни молекулы она большой роли не играет.