المدارات الجزيئية للجزيئات الثنائية الذرة المختلفة النوى

المدارات الجزيئية التي تصف حركة الكرتون مفرد في جزيئة محتوية شحنتين نوويتين غير متساويتين لن يكون لها خصائص تماثل g وu لجزيئة متشابهة النوى فالمدارات الجزيئية في حالة النوى المختلفة عموما تتركز اكثر شيء حول نواة واحدة دون الاخرى والمدارات لا تزال تصنف d, p, s, الخ، لان المحور الجزيئي لا يزال محور تماثل.

في الحسابات العددية البسيطة يتم تقريب المدارات الجزيئية بجمع وفرق مدارات ذرية مفردة على كل مركز والمدار الجزيئي يقرب رياضيا بجمع خطي للمدارات وتدعى هذه التقنية طريقة LCAO-MO يجب ان يكون مفهوما ان طريقة LCAO-MO باستخدام عدد محدود من الدول الذرية تزودنا بتقريب فقط للدالة الجزيئية الحقيقية وان مفهوم مدار جزيئي مستقل تماما عن مفهوم تقريبها بالمدارات الذرية، ما عدا حالة الذرات المنفصلة. على اية حال، استخدام عدد كبير من المدارات الذرية المركزة حول كل نواة لتركيب مدار جزيئي مفرد يكفي لتقريب الشكل المضبوط المدار الجزيئي. 

ان تقريب LCAO باستخدام عدد محدود الذرية عموما ضعيف للاغراض الكمية، ولكنه يزودنا بدليل مفيد للتنبؤ بالسمات النوعية لمدار جزيئي وهناك شرطان بسيطان يجب مقابلتهما للتآثر المدارات الذرية على المراكز المختلفة لتكوين مدار جزيئي. كلا المدارين الذريين يجب ان يكون لهما طاقة المدار نفسها تقريبا ويجب ان يمتلكا سمات التماثل نفسها من ناحية المحور الواصل بين النواتين لذا سنبحث المدارات الجزيئية في CH, LiH وHF لتوضيع كيف تصف نظرية المدار الجزيئي التآر في الجزيئات المختلفة النوى، ولرؤية كيف يمكن على نحو جيد تبرير اشكال المدارات في هذه الجزيئات من ناحية التماثل والطاقة.

المدارات الذرية 2s, 1s، و2p المتجهة على طول محور الآصرة لا تتغير بالدروان حول محور التماثل ولذلك قد تشكل مدارات جزيئية بتماثل s في جزيئات الهيدريد الثنائية الذرة فالمدارات 2p العمودية على محور الآصرة سيكون لها تماثل p وقد تشكل مدارات جزيئية بنفس هذا التماثل ومخططات الكثافة لمدارات جزيئات CH, LiH  وHF  مبينة في شكل 1 A وفي شكل 1 B.

ان طاقات مدار 1s في C, Li, وF تقع كلها تحت طاقة مدار 1s في H وكثافات الشحنة لمدارات القشرة الداخلية هذه مرتبطة باحكام بنواهم الخاصة ولذلك يجب ان لا تتاثر كثيرا مع مدار 1s في H والمدار الجزيئي لأوطأ طاقة في هذه الجزيئات، المدار 1s، يجب ان يكون غير رابط ويشبه المدار الذري 1s المزدوج الاشغال في C, Li, وF على التوالي وهذه التوقعات مؤكدة بتوزيعات الكثافة للمدار 1s ففي مخطط المسارات المغلقة

الشكل (1 A)

لها شكل مسار مغلق دائري تقريبا ومركزه على نوى C, Li وF ونصف قطر المسار المغلق الخارجي اقل من طول الاصرة في كل حالة وتوزيعات شحنة 1s تمارس قوى على البروتون مكافئة لوضع شحنتين سالبتين عند موقع النوى الثقيلة في كل حالة وكثافة الشحنة في المدار الجزيئي 1s تحجب اثنين من الشحنات النووية في النواة الثقيلة من البروتون وتاثير هذا الحجب نفسه ممكن الحصول عليه لتوزيع الشحنة 1s2 عندما تتفكك الجزيئة الى ذرات لذا فان المدارات الذرية 1s في C, Li وF لا تتاثر بتكوين الجزيئة وكثافة شحنة 1s غير رابطة بقدر تعلق الامر بالبروتون وتوزيعات 1s شبه الذرية مستقطبة قليلا. في LiH كثافة 1s مستقطبة بعيدا عن البروتون الى درجة كبيرة بينما في CH وHF مستقطبة قليلا نحو البروتون لذا فان كثافة الشحنة 1s تمارس قوة غير رابطة على نواة Li وقوة ربط ضعيفة على نوى C وF.

الشكل (1 B)

طاقة مدارات 2s الذرية تقل من Li الى F كما متوقع على اساس زيادة الشحنة النووية المؤثرة من Li الى F كبير وسيتداخل مع المدار 1s في H وعلى اية حال فان ارتباط الكترون 2s في Li اقل بكثير من الكترون 1s في H لذا فان كثافة الشحنة لمدار 2s الجزيئي في LiH ستتواجد في منطقة البروتون استجابة لنقل الكترون 2s في Li الى منطقة طاقة الجهد الاقل المعروضة من قبل مدار 1s في H وهذا صحيح تقريبا كما مبين بالتركيز الكامل تقريبا لكثافة الشحنة في منطقة البروتون في خارطة كثافة مدار 2s لجزيئة LiH والمقدار القليل من الكثافة الباقية حول نواة Li مستقطبة بعيدا عن البروتون. كثافات 1s و2s مستقطبة في اتجاه معاكس لاتجاه نقل الشحنة كما مطلوب بالتآصر الايوني وان تراكم كثافة شحنة 2s المركز على البروتون يربط كلا النواتين.

المدار الجزيئي 1s في LiH مستقطب ومزدوج الاشغال في Li في حدود التقريب الجيد، والمدار الجزيئي 2s في حدود التقريب الضعيف مستقطب ومزدوج الاشغال في H والشرح السابق للتآصر في LiH بين ان التآصر ايوني ويوصف (Li⁺ (ls)H^-(ls². ان وصف المدار الجزئي لآصرة ايونية مشابه في ان المدارات الجزيئية في النهاية الايونية موجودة في مناطق النوى الفردية بدلا من ان تكون متحركة على كلتا النواتين كما هو الحال في الآصرة التساهمية.

ان توافق طاقة المدار 2s مع طاقة المدار 1s في H اقرب في حالة C منها في حالة Li. لذا فان كثافة الشحنة 2s في CH متحركة على كلتا النواتين بدلا من ان تكون مركزة في منطقة نواة واحدة كما في جزيئة LiH وهناك تعزيز كبير لكثافة الشحنة في منطقة الربط المشتركة بين كلتا النواتين فكثافة الشحنة 2s تمارس قوة ربط كبيرة على نوى H وC وهذا هو وصف المدار الجزئي لتآثر تساهمي السمة.

ان طاقة المدار الجزيئي 2s في F اوطأ الى حد كبير من طاقة المدار 1s في H وكثافة شحنة المدار 2s في HF يشابه تقريبا مدار 2s في F فهو مستقطب بقوة ومشوه بالبروتون،

مدارا بتماثل P في غلاف التكافؤ ومدار 2pp الفارغ في ذرة الهيدروجين عالي جدا في الطاقة ليتآثر بشكل ملحوظ مع مدارات 2pp في C  وF لذا فان المدار الجزيئي 1p شبه ذري ومركز على نوى F وC وليس رابطا والمدار الجزيئي 1p يشابه المدار الذري 2pp في كل حالة ما عدا واحدة مستقطبة في اتجاه البروتون.

ان مدارات 1p في CH وHF توضح نتيجة مهمة وعامة في تكوين آصرة بين ذرات مختلفة تنتقل كثافة الشحنة في مدارات 1s من الذرة الاقل سالبية كهربائية الى الذرة الاكثر سالبية وكثافة الشحنة بتماثل p تنتقل دائما او على الاقل تستقطب في الاتجاه المعاكس نحو الذرة الاقل سالبية لذا فان الاستقطاب اكثر وضوحا في HF منه في CH.