MOLEKÜL ORBİTAL TEORİ Yrd. Doç. Dr. Ahmet Emin ÖZTÜRK.

... konulu sunumlar: "MOLEKÜL ORBİTAL TEORİ Yrd. Doç. Dr. Ahmet Emin ÖZTÜRK."— Sunum transkripti:

1

2 MOLEKÜL ORBİTAL TEORİ Yrd. Doç. Dr. Ahmet Emin ÖZTÜRK

3 Robert Sanderson Mulliken
Molekül orbital (MO) düşüncesine göre; değerlik elektronlarının moleküldeki atomların tümüne ait orbitallerde bulunması gerekir. Robert Sanderson Mulliken Friedrich Hund Bu kurama göre, Moleküllerde atom orbitalleri özelliklerini kaybeder ve yerlerini bırakırlar. molekül orbitallerine

4 Dalga boyu (λ) ve genliği (a) aynı olan
ve aynı fazda bulunan iki dalga birleştirilirse bu dalgalar birbirlerini kuvvetlendirirler Böylece elde edilen dalganın dalga boyu aynı kaldığı halde genlik iki katına çıkar (a + a = 2a).

5 ATOM ORBİTALLERİNİN YAPICI GİRİŞİMİ

6 oluşan bu molekül orbitaline BAĞ YAPAN MOLEKÜL ORBİTALİ denir.
Aynı işaretli atom orbitallerinin örtüşmesiyle σ örtüşme atomlar arasında elektron yoğunluğunu artırır. örtüşen atom orbitalleri atomlar arasında birbirlerine eklenir, Atomlar arasında elektron yoğunluğunun artması çekirdeklerin birarada tutulmasını sağlar oluşan bu molekül orbitaline BAĞ YAPAN MOLEKÜL ORBİTALİ denir.

7 Dalga boyu (λ) ve genliği (a) aynı olan
iki dalganın fazları birbirine zıtsa, bu dalgalar birbirlerini söndürürler Sonuçta dalganın genliği a + (-a) = 0 olur.

8 oluşan bu molekül orbitaline BAĞA KARŞI MOLEKÜL ORBİTALİ denir.
Zıt işaretli atom orbitallerinin örtüşmesiyle σ* atomlar arasında elektron yoğunluğunu örtüşme bölgesinde birbirini yok eder. Atomlar arasında elektron yoğunluğunun azalması çekirdeklerin birbirini itmesini sağlar oluşan bu molekül orbitaline BAĞA KARŞI MOLEKÜL ORBİTALİ denir.

9 ATOM ORBİTALLERİNİN YIKICI GİRİŞİMİ

10 Birbirine yeterince yakın iki atom üzerindeki orbitallerin örtüşebilmesi için iki şartın sağlanması gerekir: 1 Enerjileri birbirine yakın olması gerekir. 2 Yaklaşım eksenine göre aynı simetriye sahip olmaları gerekir.

11 moleküler orbitaller σ (sigma) ve π (pi) , δ (delta)
Atomik orbitalle­rin s, p, d, f ... gibi harflerle gösterilmesine karşın moleküler orbitaller σ (sigma) ve π (pi) , δ (delta) gibi Yunan harfleriyle gösterilir. Bir molekülün elektronik yapısı, moleküler orbitallere elektronla­rın Aufbau sırasına göre Pauli ve Hund kurallarına uygun olarak yerleştirilmesiyle türetilir.

12 (Bağ yapmak istemeyen)
Molekül Orbitali (Bağ yapmak istemeyen) + E Atom Orbitali Atom Orbitali - E Molekül Orbitali (Bağ yapan)

13 Karşı Bağlayıcı MO’lerdeki
e- sayısı Karşı Bağlayıcı MO’lerdeki e- sayısı ─ BAĞ DERECESİ ═ 2

14 s* s s s A2 MOLEKÜLÜ A ATOMU A ATOMU ENERJİ BAĞA KARŞI
MOLEKÜLER ORBİTAL s* ENERJİ ATOMİK ORBİTAL ATOMİK ORBİTAL s s s BAĞLAYICI MOLEKÜLER ORBİTAL

15 s* snb s s s AB MOLEKÜLÜ A ATOMU B ATOMU ENERJİ BAĞA KARŞI
MOLEKÜLER ORBİTAL B ATOMU s* ENERJİ BAĞ YAPMAYAN MOLEKÜLER ORBİTAL ATOMİK ORBİTAL snb ATOMİK ORBİTALLER s s s BAĞLAYICI MOLEKÜLER ORBİTAL

16 s bağı

17 p bağı

18 MOLEKÜLER ORBİTAL DİYAGRAMLARI
İKİ ATOMLU HOMONÜKLEER MOLEKÜLLERİN MOLEKÜLER ORBİTAL DİYAGRAMLARI

19 ORBİTALLERİN ENERJİLERİ
TÜM ÇİZİMLERDE ENERJİ ORBİTALLERİN ENERJİLERİ YUKARIYA DOĞRU ARTMAKTADIR

20 H2 Bu molekül (!) ve iyonları oluşturacak olan hidrojen ve helyum atomlarının her ikisinde de elektronlar yalnızca 1s atom orbitallerini kullanmaktadırlar. H2+ He2 He2+

21 ̶ + 1s 1s Düğüm Düzlemi (σ*1s ) 1s* Karşı Bağlayıcı Molekül Orbitali

22 s1s 1s 1s s1s

23 MOLEKÜLÜNÜN ELEKTRON DİZİLİŞİ H2 (1σ)2
1H 1s 1 ( 2 ─ 0) 1 BAĞ DERECESİ ═ 2 H2 H H DİYAMAĞNETİK s1s MOLEKÜLÜNÜN ELEKTRON DİZİLİŞİ H2 1s 1s (1σ)2 s1s

24 İYONUNUN ELEKTRON DİZİLİŞİ H2+ (1σ)1
( 1 ─ 0) 1/2 BAĞ DERECESİ ═ 2 H2 H2+ H2 PARAMAĞNETİK s1s İYONUNUN ELEKTRON DİZİLİŞİ H2+ (1σ)1 s1s

25 BİLGİ İÇİN H2 +

26 2He 1s 2 He2 He He s1s 1s 1s s1s BÖYLE BİR MOLEKÜL OLUŞMAZ ( 2 ─ 2)
( 2 ─ 2) BAĞ DERECESİ ═ 2 He2 He He s1s BÖYLE BİR MOLEKÜL 1s 1s OLUŞMAZ s1s

27 İYONUNUN ELEKTRON DİZİLİŞİ He2+ (1σ) 2 (1σ*) 1
( 2 ─ 1) 1/2 BAĞ DERECESİ ═ 2 He2+ He2 PARAMAĞNETİK s1s İYONUNUN ELEKTRON DİZİLİŞİ He2+ (1σ) 2 (1σ*) 1 s1s

28 Li2 Bu molekülleri (!) oluşturacak olan lityum ve berilyum atomlarının her ikisinde de elektronlar 1s ve 2s atom orbitallerini kullanmaktadırlar. Be2

29 ̶ + Düğüm Düzlemi σ*2s Karşı Bağlayıcı Molekül Orbitali 2s 2s σ2s

30 s2s 2s 2s s2s

31 BAĞ OLUŞUMUNA KATKISI YOK
Li2 3Li 1s 2 2s 1 Li Li BAĞ DERECESİ s2s ( 2 ─ 0) ( 4 ─ 2) 2s 2s 1 ═ 2 s2s DİYAMAĞNETİK İÇ KABUK BAĞ OLUŞUMUNA KATKISI YOK s1s MOLEKÜLÜNÜN ELEKTRON DİZİLİŞİ Li2 1s 1s (1σ) 2 (1σ*) 2 (2σ) 2 (2σ) 2 s1s

32 4Be 1s 2 2s 2 Be2 Be Be s2s 2s 2s s2s BÖYLE BİR MOLEKÜL OLUŞMAZ
BAĞ DERECESİ (2 ─ 2) Be Be ═ 2 s2s BÖYLE BİR MOLEKÜL 2s 2s OLUŞMAZ s2s

33 O2 B2 N2 Ne2 C2 F2 Bu molekülleri (!) oluşturacak olan atomların her ikisinde de elektronlar 1s, 2s ve 2p atom orbitallerini kullanmaktadırlar.

34 ̶ + Düğüm Düzlemi σ*2px Karşı Bağlayıcı Molekül Orbitali 2pX 2pX σ2px

35 ̶ + Düğüm Düzlemi π*2py Karşı Bağlayıcı Molekül Orbitali 2py 2py π2py

36 ̶ + Düğüm Düzlemi π*2pz Karşı Bağlayıcı Molekül Orbitali 2pz 2pz π2pz

37 σ*2px π*2py π*2pz ATOM ORBİTALLERİNİN ENERJİ DÜZEYİ 2pX 2py 2pz 2pz 2py 2pX π2py π2pz σ2px

38 σ*2px π*2py π*2pz 2pX 2py 2pz 2pz 2py 2pX π2py π2pz σ2px

39 s2p 3σ π2p 1π π2p 1π s2p 3σ s2s 2σ s2s 2σ

40 B2 MOLEKÜLÜNÜN ELEKTRON DİZİLİŞİ (1σ)2 (1σ *)2 (2σ)2 (2σ *)2 (3σ)2
5B 1s2 2s2 2p1 B B s2p BAĞ DERECESİ π2p ( 4 ─ 2) 1 2p 2p ═ 2 π2p DİYAMAĞNETİK s2p B2 MOLEKÜLÜNÜN ELEKTRON DİZİLİŞİ s2s (1σ)2 (1σ *)2 (2σ)2 (2σ *)2 (3σ)2 2s 2s s2s

41 GERÇEKTE B2 MOLEKÜLÜNÜN MAĞNETİK ÖZELLİĞİ PARAMAĞNETİK İSE… ?

42 Z* ARTAR Li Be B C N O F Ne 2p 2s BİLGİ İÇİN

43 Bu durumda Li ’dan N ’a kadar atomların
BİLGİ İÇİN Bu durumda Li ’dan N ’a kadar atomların yakın enerjili ve uygun simetrili olan s ve p orbitalleri kendi aralarında etkileşerek ORBİTAL KARIŞIMIna uğrarlar Bu olay Değerlik Bağı Kuramındaki HİBRİTLEŞME kavramına karşılık gelmektedir

44 N atomundan Ne atomuna kadar
BİLGİ İÇİN N atomundan Ne atomuna kadar s ve p orbitalleri kendi aralarında etkileşmediklerinden dolayı ORBİTAL KARIŞIMI na uğramazlar N atomu için etkileşimli veya etkileşimsiz durumlar arasında bir fark yoktur. İki durumdan herhangi biri alınabilir.

45 s-p ETKİLEŞİMİ YOK s-p ETKİLEŞİMİ VAR
σ*2px π*2py π*2pz 2pX ATOM ORBİTALLERİ 2py 2pz ATOM ORBİTALLERİ 2pz 2py 2pX π2pz π2py σ2px

46 s-p ETKİLEŞİMİ YOK 3s* 1p* 2p 2p 1p 3s 2s* 2s 2s 2s 1s* 1s 1s 1s
BİLGİ İÇİN 3s* 1p* 2p 2p 1p 3s 2s* 2s 2s 2s 1s* 1s 1s 1s

47 s-p ETKİLEŞİMİ VAR 3s* 1p* 3s 2p 2p 1p 2s* 2s 2s 2s 1s* 1s 1s 1s
BİLGİ İÇİN 3s* 1p* 3s 2p 2p 1p 2s* 2s 2s 2s 1s* 1s 1s 1s

48 s-p ETKİLEŞİMİ VAR 3s* 1p* 2p 2p 2p 3s 2p 1p h2 h2 h1 h1 2s* 2s 2s 2s
BİLGİ İÇİN 3s* 1p* 2p 2p 2p 3s 2p 1p h2 h2 h1 h1 2s* 2s 2s 2s 1s* 1s 1s 1s

49 2. PERYOT ELEMENTLERİ İÇİN MOLEKÜL ORBİTAL ENERJİ DÜZEY DİYAGRAMI
s-p ETKİLEŞİMLİ s-p ETKİLEŞİMSİZ 3s* s2p* 3s* s2p* 1p* p2p* 1p* p2p* 3s s2p 1p p2p 1p p2p 3s s2p 2s* s2s* 2s* s2s* 2s s2s 2s s2s 1s* s1s* 1s* s1s* 1s s1s 1s s1s

50 B2 MOLEKÜLÜNÜN ELEKTRON DİZİLİŞİ (1σ)2 (1σ *)2 (2σ)2 (2σ *)2 (1π)2
5B 1s2 2s2 2p1 s2p BAĞ DERECESİ B B π2p ( 4 ─ 2) 1 2p 2p ═ 2 s2p PARAMAĞNETİK π2p B2 MOLEKÜLÜNÜN ELEKTRON DİZİLİŞİ s2s (1σ)2 (1σ *)2 (2σ)2 (2σ *)2 (1π)2 2s 2s s2s

51 C2 MOLEKÜLÜNÜN ELEKTRON DİZİLİŞİ (1σ)2 (1σ *)2 (2σ)2 (2σ *)2 (1π)4
6C 1s2 2s2 2p2 s2p BAĞ DERECESİ C C π2p ( 6 ─ 2) 2 2p 2p ═ 2 s2p DİYAMAĞNETİK π2p C2 MOLEKÜLÜNÜN ELEKTRON DİZİLİŞİ s2s (1σ)2 (1σ *)2 (2σ)2 (2σ *)2 (1π)4 2s 2s s2s

52 N2 MOLEKÜLÜNÜN ELEKTRON DİZİLİŞİ
7N 1s2 2s2 2p3 s2p BAĞ DERECESİ N N π2p ( 8 ─ 2) 3 2p 2p ═ 2 s2p DİYAMAĞNETİK π2p N2 MOLEKÜLÜNÜN ELEKTRON DİZİLİŞİ s2s (1σ)2 (1σ *)2 (2σ)2 (2σ *)2 (1π)4 (3σ)2 2s 2s s2s

53 N2 MOLEKÜLÜNÜN ELEKTRON DİZİLİŞİ
7N 1s2 2s2 2p3 s2p N N BAĞ DERECESİ π2p ( 8 ─ 2) 3 2p 2p ═ 2 π2p DİYAMAĞNETİK s2p N2 MOLEKÜLÜNÜN ELEKTRON DİZİLİŞİ s2s (1σ)2 (1σ *)2 (2σ)2 (2σ *)2 (3σ)2 (1)2 2s 2s s2s

54 O2 MOLEKÜLÜNÜN ELEKTRON DİZİLİŞİ
8O 1s2 2s2 2p4 s2p o o BAĞ DERECESİ π2p ( 8 ─ 4) 2 2p 2p ═ 2 π2p PARAMAĞNETİK s2p O2 MOLEKÜLÜNÜN ELEKTRON DİZİLİŞİ s2s (1σ)2 (1σ *)2 (2σ)2 (2σ *)2 (3σ)2 (1)4 (1 *)2 2s 2s s2s

55 F2 MOLEKÜLÜNÜN ELEKTRON DİZİLİŞİ
9F 1s2 2s2 2p5 s2p F F BAĞ DERECESİ π2p ( 8 ─ 6) 1 2p 2p ═ 2 π2p DİYAMAĞNETİK s2p F2 MOLEKÜLÜNÜN ELEKTRON DİZİLİŞİ s2s (1σ)2 (1σ *)2 (2σ)2 (2σ *)2 (3σ)2 (1)4 (1 *)4 2s 2s s2s

56 Ne2 10Ne 1s2 2s2 2p6 Ne Ne s2p π2p 2p 2p π2p s2p s2s 2s 2s s2s
BAĞ DERECESİ π2p ( 8 ─ 8) 2p 2p ═ 2 π2p BÖYLE BİR MOLEKÜL s2p OLUŞMAZ s2s 2s 2s s2s

57 MOLEKÜL Li2 Be2 B2 C2 N2 O2 F2 Ne2 BAĞ DERECESİ 1 2 3 BAĞ UZUNLUĞU (Å)
2 3 BAĞ UZUNLUĞU (Å) 2.67 1.59 1.24 1.01 1.21 1.42 BAĞ ENERJİSİ (kJ/mol) 105 289 609 941 494 155 Diyamağnetik (D) Paramağnetik (P) D P

58 ÇOK ATOMLU MOLEKÜLLERİN
MOLEKÜLER ORBİTALLERİ

59 + p p sp2 sp2 sp2 sp2 sp2 sp2 p-p örtüşmesi ile π bağı oluşumu
sp2-sp2 örtüşmesi ile σ bağı oluşumu

60 C2H4 H2C ═ CH2

61 + p p sp sp sp sp p pz-pz örtüşmesi ile π bağı oluşumu p
py-py örtüşmesi ile π bağı oluşumu sp-sp örtüşmesi ile σ bağı oluşumu

62 C2H2 HC ≡ CH

63 CO2 C O O ═ C ═ O O p p sp2 sp2 + sp sp + sp2 sp2 p p sp2 sp2 O C

64 APOLAR KOVALENT POLAR KOVALENT İYONİK ∆χ ˂ 0,5 2 ˃ ∆χ ˃ 0,5 ∆χ ˃ 2 POLARİTE ARTIŞI