уды — CJ^I, C2ty2 и т. д.

Выясним, какой вид будет иметь молекулярная волновая функция а|), образованная в результате взаимодействия волновых функций (a|)i и ty2) ls-орбиталей двух одинаковых атомов. Для этого найдем сумму C^i + C2ty2. В данном случае оба рассматриваемых атома одинаковы, так что коэффициенты Ci и С2 равны по величине (G—С2 = С), и задача сводится к определению суммы C(ty\ -f-4- 'Фг) ? Поскольку постоянный коэффициент С не влияет на вид искомой молекулярной волновой функции, а только изменяет ее абсолютные значения, мы ограничимся нахождением суммы ,(^1 + ^2).

Для этого расположим ядра взаимодействующих атомов на том расстоянии друг от друга (г), на котором они находятся в молекуле, и изобразим волновые функции ls-орбиталей этих атомов (рис. 43,а); каждая из этих функций имеет вид, показанный-на рис. 9, а (стр. 76). Чтобы найти молекулярную волновую функцию а|), сложим величины а|п и ty2: в результате получится кривая, изображенная на рис. 43,6. Как видно, в пространстве между ядрами значения молекулярной волновой функции -ф больше, чем значения исходных атомных волновых функций. Но квадрат волновой функции характеризует вероятность нахождения электрона в соответствующей области пространства, т. е. плотность электронного облака (см. § 26). Значит, возрастание ф в сравнении с a|)i и -ф2 означает, что при образовании МО плотность электронного облака в межъ

ядерном пространстве увеличивается. В результате возникают силы притяжения положительно заряженных атомных ядер к этой области — образуется химическая связь. Поэтому МО рассматриваемого типа называется связывающей.

В данном случае область повышенной электронной плотности находится вблизи оси связи, так что образовавшаяся МО относится к о*-типу. В соответствии с этим, связывающая МО, полученная в результате взаимодействия двух атомных ls-орбиталей, обозначается асв Is.

Электроны, находящиеся на связывающей МО, называются связывающими электронами.

Как указывалось на стр. 76, волновая функция ls-орбитали обладает постоянным знаком. Для отдельного атома выбор этого знака произволен: до сих пор мы считали его положительным. Но при взаимодействии двух атомов знаки волновых функций их ls-орбиталей могут оказаться различными. Значит, кроме случая, изображенного на рис. 43, а, где знаки обеих волновых функций одинаковы, возможен и случай, когда знаки волновых функций взаимодействующих ls-орбиталей различны. Такой случай представлен на рис. 44, а: здесь волновая функция ls-орбитали одного атома положительна, а другого — отрицательна. При сложении этих волновых функций получится кривая, показанная на рис. 44, б. Молекулярная орбиталь, образующаяся при подобном взаимодействии, характеризуется уменьшением абсолютной величины волновой функции в межъядерном пространстве по сравнению с ее значением в исходных атомах: на оси связи появляется даже точка, в которой значение волновой функции, а, следовательно, и ее квадрата, обращается в нуль. Это означает, что в рассматриваемом

случае уменьшится и плотность электронного облака в пространстве между атомами. В результате притяжение каждого атомного ядра в направлении к межъядерной области пространства окажется более слабым, чем в противоположном направлении, т. е. возникнут силы, приводящие к взаимному отталкиванию ядер. Здесь, следовательно, химическая связь не возникает; образовавшаяся в этом случае МО называется разрыхляющей (оразр Is), а находящиеся на ней электроны — разрыхляющими электронами.

Переход электронов с атомных ls-орбиталей на связывающую МО, приводящий к возникновению химической связи, сопровождается выделением энергии. Напротив, переход электронов с атомных ls-орбиталей на разрыхляющую МО требует затраты энергии. Следовательно, энергия электронов ка орбитали асв Is ниже, а на орбитали аразр Is выше, чем на атомных ls-орбиталях. Это соотношение энергий показано на рис. 45, на котором представлены как исходные ls-орбитали двух атомов водорода, так и молекулярные орбитали осв Is и аразр Is. Приближенно можно считать, что при переходе ls-электрона на связывающую МО выделяется столько же энергии, сколько необходимо затратить для его перевода на разрыхляющую МО.

Мы знаем, что в наиболее устойчивом (иевозбужденном) состоянии атома электроны занимают атомные орбитали, характеризующиеся наименьшей возможной энергией. Точно так же наиболее устойчивое состояние молекулы достигается в том случае, когда электроны занимают МО, отвечающие минимальной энергии. Поэтому при образовании молекулы водорода оба электрона перейдут с атомных ls-орбиталей на связывающую молекулярную орбиталь асв Is (рис. 46); в соответствии с принципом Паули, электроны, находящиеся на одной МО, должны обладать противоположно направленными спинами. Используя символы, выражающие размещение электронов на атомных и молекулярных орбита-

Рис, 46. Энергетическая схема образования молекула водорода.

лях, образование молекулы водорода можно представить схемой:

2H[ls>] —v H2l(oCsls)2] +435кДж

В методе ВС кратност