화학결합과 분자궤도 함수

가장 간단한 분자 H2+

Born-Oppenheimer Approximation
원자핵은 전자에 비해 매우 큰 질량을 가지고 있기 때문에 전자에 비해서 둔하게 운동한다.
핵들은 거의 정지된 상태에 있다고 가정하고, 핵간 거리를 정해놓은 뒤, 슈뢰딩거 방정식을 푼다.
핵간 거리를 바꾸고 위의 작업을 반복한다.

My Name is Bond, Chemical Bond.

Valence bond theory (VBT)
Two electrons with opposite spins forms a bond

Sigma and pi bonding

* VBT의 한계
결합각 예측의 한계
결합수의 설명 불가능
* 혼성화 개념 도입
sp3 궤도함수와 Methane의 구조
sp2 궤도함수와 Ethylene의 구조
sp 궤도함수와 acetylene의 구조
다른 원자의 혼성화 (질소 및 산소)

Hybrid orbital
Hybrid sp
H1 =s + pz
H2 = s ? pz
Carbon atom
1s22s22p2

Promotion

궤도와 궤도함수
Orbit- 고전 역학적 개념
주어진 포텐셜 에너지에 대한 뉴턴 운동 방정식의 해
Orbital- 양자 역학적 개념
주어진 포텐셜 에너지에 대한 슈뢰딩거 방정식의 해가 되는 파동함수

공유결합의 형성을 원자 궤도함수(오비탈)들이 수학적으로 조합되어 분자 궤도함수를 형성하는 것으로 설명된다.
각각의 원자 그 자체보다는 오히려 분자 전체에 속한 것이기 때문에 분자 궤도 함수라고 부른다.
원자 주변에서 전자를 발견할 수 있는 영역을 원자 궤도함수(AO)로 표현하는 것처럼, 분자에서 전자를 발견할 수 있는 영역을 분자 궤도함수(MO)로 설명한다.
분자 궤도함수도 특정한 크기, 모양 및 에너지를 나타낸다.

분자 속에 분자 궤도함수(MO) 있다.
분자 궤도함수는 원자 궤도함수의 조합에 의해 형성
형성된 MO의 수는 사용된 AO의 수와 동일

구분
결합성(bonding)분자 궤도함수
반결합성(antibonding) 분자 궤도함수
비결합성(nonbonding)분자 궤도함수

Bonding and Anti-bonding MO

결합차수
MO 채우기
에너지가 낮은 MO 부터
한 궤도함수에 두 개의 전자
한 개의 공유전자쌍은 단일 결합 의미

결합차수
결합 분자궤도함수에 있는 전자수(n)
반결합 분자궤도함수에 있는 전자수(n*)
b= (1/2)(n - n*)
결합차수가 클수록 결합 에너지는 커지고 결합 길이는 감소