Мы знаем, что форма молекулы диоксида углерода линейная. У атома кислорода имеются орбитали p-типа.

На рис.2 показаны валентные орбитали центрального атома (углерода) и групповые орбитали лигандов (атомов кислорода).

а) б)

Рис.2. Орбитали центрального атома (а) групповые орбитали (б) для трехцентровой линейной молекулы CO2.

Вследствие большого энергетического различия 2s и 2p орбиталей кислорода участием 2s орбиталей можно пренебречь. Сочетание орбиталей 2s-y1, 2pz-y2 приводит к образованию молекулярных орбиталей s-типа: ssсв, ssразр и szсв, szразр.

Рис.3. Связывающие и разрыхляющие S-орбитали молекулы углекислого газа

Комбинация орбиталей 2px-y3 и 2py-y5 приводит к образованию трехцентровых орбиталей p-типа: pxсв, pxразр и pyсв, pyразр (рис.4). Для групповых орбиталей y4 и y6 подходящих по симметрии орбиталей центрального атома нет, поэтому в молекуле CO2 они играют роль несвязывающих и обозначаются px и py. Несвязывающие орбитали локализованы у атомов кислорода (рис.4)

Рис.4. p-связывающие, разрыхляющие и несвязывающие орбитали молекулы CO2.

Приближенная энергетическая диаграмма молекулы CO2 показана на рис.5. Распределение валентных электронов (четыре атома углерода и восемь – двух атомов кислорода) по орбиталям молекулы CO2 соответствует электронной конфигурации

(szсв)2 (szсв)2 (pxсв)2 (pyсв)2 (px)2 (py)2,

а с учетом 2s-электронов двух атомов кислорода

(2SA)2 (2SB)2 (ssсв)2 (szсв)2 (px,y)4 (px,y)4.

Четыре пары электронов приходятся на четыре трехцентровые связующие орбитали, т.е. на каждый из атомов кислорода приходится по две пары связывающих электронов. Таким образом, можно считать, что порядок связи между атомом кислорода и углерода в молекуле CO2 равен 2. Это можно отразить структурной формулой O = C = O.