Bearbeitung  Fr 02.12.2005 at 12:15,  HR 30.1

Übungsblatt 5       MOs: homonukleare Moleküle

Aufgabe 1: Orbitale

Zeichnen Sie für ein homonukleares zweiatomiges Molekül die Orbitalregionen für die sechs LCAOs, welche durch Kombination von 3p-Atomorbitalen erhalten werden können. Klassifizieren Sie nach σ und π Orbitalen und indizieren Sie sie entsprechend der Symmtrien g und u.

Aufgabe 2: Dissoziationsenergien und Bindungslängen

1. Weshalb ist die Dissoziationsenergie von N₂ größer als jene von N₂⁺, während die Dissoziationsenergie von O₂ kleiner ist als jene von O₂⁺?
2. Erklären Sie qualitativ, warum gasförmiges Lithium bei Raumtemperatur hauptsächlich atomar vorliegt, Stickstoff und Sauerstoff hingegen noch bei hohen Temperaturen in Form zweiatomiger Moleküle existiert.
3. Warum ist der Gleichgewichtsabstand der Atomkerne im O₂-Molekül kleiner als im F₂-Molekül? (Hinweis: Der Bindungsgrad b mag einen Ansatz für die Diskussion liefern. Er ist definiert als b = (n - n^*)/2, wobei n für die Elekronenzahl in bindenden Orbitalen und n^* für die Zahl von Elektronen in nichtbindenden Orbitalen steht.)
4. Warum ist der Gleichgewichtsabstand im Li₂ größer als jener in F₂?

Aufgabe 3: Angeregte Zustände

1. Beschreiben Sie die Elektronenkonfiguration des Ne₂-Moleküls im Grundzustand. Ist das Molekül stabil? Stellen Sie sich vor, ein Elektron aus dem höchsten besetzten Orbital gehe in das energetisch niedrigste unbesetzte Orbital über. Die erhaltene Konfiguration entspricht einem angeregten Zustand des Moleküls. Ist dieser stabil? Zeichnen Sie qualitativ Potentialkurven für Ne₂ im Grund- und im angeregten Zustand. Nehmen Sie an, daß durch Zusammenstöße zweier Neonatome Moleküle beider Zustände gebildet werden können. Können mittels elektromagnetischer Felder Übergange zwischen beiden Zuständen herbeigeführt werden? Die Antwort führt auch zum Funktionsprinzip des Excimer-Lasers.
2. Die H₂-Bindung kann als Gebilde aufgefasst werden, welches durch Überlappung von 1s-Orbitalen zweier Wasserstoffatome entsteht. In der gleichen Weise kann die Bindung im F₂-Molekül als Überlagerung der 2p_z Orbitale der zwei Fluoratome beschrieben werden. In beiden Fällen steuert jedes Atom ein Elektron bei und das Elektronenpaar wird als beiden Atomen zugehörig angesehen; man spricht von einer Elektronenpaarbindung.
   Erklären Sie, weswegen das Kohlenstoffatom bis zu vier Elektronenpaarbindungen eingehen (es entstehen beispielsweise C₄, CH₄), Stickstoff dagegen nur drei (wie im NH₃)
   Hinweis: Betrachten Sie die Elektronenkonfiguration der Einzelatome und stellen Sie sich vor, daß die gepaarten Elektronen in höhere Energieniveaus übergehen.

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