化学
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解決済み

エネルギーの1σg〜2σuまでの順番ってどのように決まっているのでしょうか…?
1σの時は、gの方が安定だったけれど、1πの時は、uの方がエネルギー的に安定の理由が分かりません…。

説明がうまくないなので伝わってなかったら、何度でも説明します!!
回答よろしくお願い致します💦

エネルギー 20 1mg 20g 100 10g L₂ Bez B2 + C2 +#1 N₂ 02 図 2・17 Lig から F までの第2期元素がつくる等核二原子分子の MACAM 20u 1kg 1Tu 120g ₁ 10 10 エネルギー 2p å 図21 期元

回答

✨ ベストアンサー ✨

波動関数の形を考える必要があります。例えばp軌道の波の重ね合わせ(σ結合)を考えると位相が強めあう結合性軌道と位相が打ち消し合う反結合性軌道の2つが分子軌道として得られます。このとき分子軌道を見てもらえれば分かりますが結合性軌道の方が軌道の広がりが大きい(電子の存在確率が高い)のでエネルギー準位は結合性軌道<反結合性軌道です。π結合もσ結合と同じです。g.uは分子軌道を表す波動関数か奇関数か偶関数かを表してます。σ結合の場合は結合性軌道が偶関数(g:gerade)、反結合性軌道は奇関数(u:ungerade)なのでエネルギーは1σg<1σuです。一方π結合はこの逆で結合性がu、反結合性がgになるので1πu<1πgになります。 
一度関数の形を考えるといいですよ!

ティティ

回答ありがとうございます!
全然回答してくださっていることに気づかなく、返信が遅くなってしまいました…すみません…。
とてもわかりやすい説明ありがとうございます!

いえいえ! ちなみに
エネルギーの大小関係はσ1s<σ*1s<σ2s<σ*2s<σ2p<π2p<π*2p<σ*2pになります。(教科書と表記は少し違いますが、数字は主量子数を表してます)
ここで、酸素より右側と左側でπ2pとσ2pが逆転してる理由ですが、基本的に離れた軌道同士は相互作用を考えてなくても影響が少ないので無視できます。ただ2s軌道と2p軌道は近いので原子によって逆転が起こることがあります。酸素から右側では陽子数が増えて行くに連れて球形の2s軌道がわずかに小さくなるので2sと2pの相互作用は無視できます。ただ窒素から左側ではこの相互作用を無視できず、結果的にσ2pよりπ2pの方が安定になります。(詳しくは量子力学の範囲ですが、自分は量子力学そこまで勉強進んでないので曖昧ですみません💦)

ティティ

細かい情報まで掲載して頂きありがとうございます!軌道の広さがちいさくなるということでよろしいのでしょうか…?

正電荷が増加するとクーロン力より電子を引き付ける力が大きくなるので各軌道のエネルギーは下がります。このとき2sと2pだと形から、2sの方がより効果を受けやすいと推測でき、結果2sと2pのエネルギーさが離れるためsp相互作用がおこらなくなります。(実際は電子の反発だったり、スピンの向きなども影響するのでもっと複雑だと思います、、)
ただ、結合次数だったり磁性を考える時、逆転させなくても同じ結果が得られるので、そこまで意識しなくてもいいと思います!

ティティ

やっと分かりました!
ご丁寧に書いて下さりありがとうございます!!

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