Образование химической связи гетерогенных молекул

[klynxe]

]
Изначально С[1s2,2s2,2p2] и O[1s2,2s2,2p4] (левая часть картинки, соединение CO)
Как понимаю электроны на:
1 сигма уровне от 1s2 O
2 сигма уровне от 1s2 С
3 сигма уровне от 2s2 O
4 сигма уровне не могу понять откуда
1 пх уровне от 2p2 C
1 пy уровне от 2p2 O
5 сигма уровне не могу понять откуда

Я бы сказал что на 4 сигма уровне электроны от 2s2 C, но тогда мне не хватает электронов на 5 сигма уровень
То есть откуда, с каких АО атомов, берутся электроны на соответствующих энергетических уровнях?
И, как понимаю, пх и пy уровни, находятся на одном уровне энергии я являются связывающими (вроде в разных плоскостях)? или они
образуют разрыхляющую связь?

[Munin]

klynxe в сообщении #1114943 писал(а):

Как понимаю электроны на:
1 сигма уровне от 1s2 O
2 сигма уровне от 1s2 С
3 сигма уровне от 2s2 O
4 сигма уровне не могу понять откуда
1 пх уровне от 2p2 C
1 пy уровне от 2p2 O
5 сигма уровне не могу понять откуда

Всё неправильно, с самого начала.

Для начала, пишите "сигма" и "пи" средствами написания формул. А то вас заставят - но в это время вы не сможете обсуждать ничего с собеседниками. Это делается так: $1\sigma$ $1\pi_x$ $1\pi_y$ - наведите мышку на эти формулы, и вы увидите, как они были написаны, обрамлённые долларами.

Теперь:
Электроны на $1\sigma$-уровне не образуются из $1s^2$ кислорода $\mathrm{O}.$
Вместо этого, как нарисовано пунктиром, электроны на обоих $1\sigma$ и $2\sigma$-уровнях, взятых вместе, образуются из $1s^2$ кислорода $\mathrm{O}$ и $1s^2$ углерода $\mathrm{C},$ тоже взятых вместе. Эти электроны "перемешиваются" друг с другом, поскольку электроны между собой неразличимы.

(Вообще говоря, перемешиваются сразу все электроны всех уровней, но это усложнение ничего нового и хорошего не даст для понимания, поэтому можно об этом не думать.)

До $3\sigma$ у вас всё понятно.

Дальше заполняются четыре уровня: $4\sigma,1\pi_x,1\pi_y,5\sigma.$ В сумме они требуют восемь электронов. А для их заполнения, используются электроны $2s^2,2p^2$ углерода (четыре электрона), и электроны $2p^4$ кислорода (четыре электрона). В сумме тоже восемь. Всё, на все заполненные уровни хватило электронов. При этом, $4\sigma,1\pi_x,1\pi_y$ - связывающие молекулярные орбитали, они заполнены; а $1\pi_x^*,1\pi_y^*,6\sigma^*$ - разрыхляющие орбитали (что обозначено звёздочкой), и они незаполнены.

В этой мешанине, можно условно считать, что отдельно $5\sigma$ уровень получил пару электронов из $2p^2$ электронов углерода. Тут тоже было два и стало два. Это удобно, потому что эти уровни приблизительно на одной энергии, и так можно эти электроны мысленно отбросить и не учитывать. Тогда остаётся: $4\sigma,1\pi_x,1\pi_y$ (в сумме шесть электронов) получают электроны из $2s^2$ углерода (два электрона) и $2p^4$ кислорода (четыре электрона) - в сумме тоже шесть.

klynxe в сообщении #1114943 писал(а):

Я бы сказал что на 4 сигма уровне электроны от 2s2 C, но тогда мне не хватает электронов на 5 сигма уровень

Вы забыли, что у кислорода на $2p$-уровне расположено всего не два, а четыре электрона.
(Update: исправлена опечатка, было "$2s$".)

klynxe в сообщении #1114943 писал(а):

И, как понимаю, пх и пy уровни, находятся на одном уровне энергии я являются связывающими (вроде в разных плоскостях)? или они
образуют разрыхляющую связь?

Без звёздочки - связывающие. Со звёздочкой - разрыхляющие.

-- 14.04.2016 16:12:19 --

Вот как на самом деле в пространстве выглядят эти орбитали (картинки из Марч. Органическая химия. Т. 1)







Вторая и третья картинка должны помочь вам понять разницу между разрыхляющими $\pi^*$-орбиталями, и $\pi_{x,y}$-орбиталями в разных плоскостях.

[klynxe]

Почему у кислорода 4 электрона на s уровне?

[Munin]

Тьфу, на $2p.$ Опечатка.

[Droog_Andrey]

Один нюанс: $\pi_{x,y}$ имеет осевую симметрию $D_{\infty h}$, а вовсе не $D_{4h}$, как на рисунке. Т.е. это сплошная трубка, а не четыре "стяжки".

[Munin]

Под $\pi_{x,y}$ я сокращённо имел в виду две орбитали: $\pi_x$ и $\pi_y.$ А то, что вы говорите, требует создания суммы $\pi_x+i\pi_y.$

-- 17.04.2016 00:09:46 --

Хм. Может быть, речь идёт о том, что в реальной молекуле этилена можно только условно выделить $\pi_{x,y}$-орбитали, а реально имеет место их смесь. Это да, но это более сложная идея.

Ещё речь может идти о том, что если сложить электронные плотности $\pi_x$ и $\pi_y,$ то тоже получится "сплошная трубка, а не четыре стяжки". Это тоже верно, но тоже более сложная идея (как минимум, количественная).

[Droog_Andrey]

Я про реальную молекулу, но не этилена, а угарного газа, как у ТС. Ну или ацетилена, если Вам ближе углеводороды.

[Munin]

Ацетилена, конечно же. У Марча ацетилен изображён.

[ИСН]

У Марча изображён ацетилен для органиков. Они упадут в обморок, если им сказать про $\pi_x+i\pi_y.$ Так-то понятно, что на настоящей молекуле "ничего не торчит" с боков.