分子轨道.ppt
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1、分子性质与分子轨道分子性质与分子轨道精选指出下列物质的杂化类型和空间构型指出下列物质的杂化类型和空间构型SCl2ClF3SiF62AsF5精选指出下列物质的指出下列物质的键类型键类型CO32NO2ClO3ClO2精选尚需解决的问题:尚需解决的问题:1.1.按照价键理论的观点,分子内原子通过外层按照价键理论的观点,分子内原子通过外层电子配对成键,应该无成单电子。但电子配对成键,应该无成单电子。但 H2+,NO等分子或离子含有成单电子,却也能稳定存在。等分子或离子含有成单电子,却也能稳定存在。2.2.分子的磁性分子的磁性i)分子的分子的顺磁性顺磁性:分子或离子内:分子或离子内有成单电子有成单电子存
2、存在时,该分子能被外磁场所在时,该分子能被外磁场所吸引吸引。ii)分子的分子的反磁性反磁性:分子或离子内:分子或离子内没有成单电子没有成单电子存在时,该分子能被外磁场所存在时,该分子能被外磁场所排斥排斥。精选分子轨道理论的基本概念分子轨道理论的基本概念 分子中的电子是以多个原子核所组成的骨架分子中的电子是以多个原子核所组成的骨架为中心进行运动的,每个电子的运动状态不同于为中心进行运动的,每个电子的运动状态不同于在原子中的运动状态。在分子中各个电子的运动在原子中的运动状态。在分子中各个电子的运动状态可用状态可用 表示,与之对应的称为表示,与之对应的称为分子轨道分子轨道。原子轨道原子轨道原子轨道原
3、子轨道 AOAO分子轨道分子轨道分子轨道分子轨道 MOMO电子属某原子电子属某原子电子属某原子电子属某原子AO AO 有不同的能级有不同的能级有不同的能级有不同的能级AO AO 有不同的符号,如有不同的符号,如有不同的符号,如有不同的符号,如s s,p,d,f,p,d,f 电子属整个分子电子属整个分子电子属整个分子电子属整个分子MO MO 也有不同的能级也有不同的能级也有不同的能级也有不同的能级MO MO 也有不同的符号,也有不同的符号,也有不同的符号,也有不同的符号,如如如如 ,精选分子轨道理论的基本内容:分子轨道理论的基本内容:1.1.n n个原子轨道经线性组合可形成个原子轨道经线性组合可
4、形成n n个分子轨道。其中包括相个分子轨道。其中包括相同数目的同数目的成键分子轨道成键分子轨道(HOMO)(HOMO)和和反键分子轨道(反键分子轨道(LUMOLUMO),或一,或一定数目的定数目的非键分子轨道非键分子轨道。所有分子轨道的总能量与组成分子轨。所有分子轨道的总能量与组成分子轨道的全部原子轨道的总能量相等。道的全部原子轨道的总能量相等。2.2.在分子轨道中电子填充次序所遵循的原则和在原子轨道中在分子轨道中电子填充次序所遵循的原则和在原子轨道中填充电子的原则相同。即按填充电子的原则相同。即按能量最低原理能量最低原理,泡利不相容原理泡利不相容原理和和洪特规则洪特规则进行填充。进行填充。3
5、.3.原子轨道有效地组成分子轨道必须符合原子轨道有效地组成分子轨道必须符合能量近似、轨道最能量近似、轨道最大重叠大重叠和和对称性匹配对称性匹配这三个成键原则。这三个成键原则。精选成键三原则:成键三原则:2)2)轨道最大重叠原则轨道最大重叠原则 原子轨道重叠程度原子轨道重叠程度越大越大,越有利于分,越有利于分子体系总能量的子体系总能量的降低降低。3)3)对称性匹配原则对称性匹配原则异号异号波函数相互重叠不能形成分子轨道。波函数相互重叠不能形成分子轨道。同号同号波函数相互重叠能形成分子轨道。波函数相互重叠能形成分子轨道。1)1)能量近似的原子轨道才能有效组合能量近似的原子轨道才能有效组合精选(1)
6、(1)不符合对称性匹配原则:不符合对称性匹配原则:+-+-+-+-+-原子轨道异号部分重叠原子轨道异号部分重叠 无效重叠无效重叠(负重叠负重叠)精选+-+-+-同号重叠部分与异号重叠部分相等,相互抵消同号重叠部分与异号重叠部分相等,相互抵消 零重叠零重叠精选(2)(2)(2)(2)符合对称性匹配原则:符合对称性匹配原则:符合对称性匹配原则:符合对称性匹配原则:+-+-+-+-+-+-+原子轨道同号部分重叠原子轨道同号部分重叠 有效重叠有效重叠精选精选精选(1s)(1s*)(2s)(2s*)(2px)(2py)(2pz)(2py*)(2pz*)(2px*)KK(2s)(2s*)(2px)(2py
7、)(2pz)(2py*)(2pz*)(2px*)(Be2)(2px)(2py)(2pz)(2py*)(2pz*)(2px*)(a)适用于适用于 O,F 元素形成的分子或离子元素形成的分子或离子精选(b)适用于适用于 17 号元素形成的分子或离子号元素形成的分子或离子 对于对于 N,B,C原子,原子,2s 和和 2p 轨道间能量差小,轨道间能量差小,相互间排斥作用大,形成分子轨道后,相互间排斥作用大,形成分子轨道后,2s和和2Px之间之间的排斥也大,结果,出现的排斥也大,结果,出现 B图中图中2Px 的能级反比的能级反比 2Py,2Pz 的能级高的现象。的能级高的现象。(1s)(1s*)(2s)
8、(2s*)(2py)(2pz)(2px)(2py*)(2pz*)(2px*)KK(2s)(2s*)(2py)(2pz)(2px)(2py*)(2pz*)(2px*)(Be2)(2py)(2pz)(2px)(2py*)(2pz*)(2px*)精选H2分子,含分子,含2 2个电子,个电子,(1s)2,能稳定存在。,能稳定存在。电子只填充在成键轨道中,能量比在原子轨道中低。这个能量差,就是分子电子只填充在成键轨道中,能量比在原子轨道中低。这个能量差,就是分子轨道理论中化学键的本质。可用键级表示分子中键的个数:轨道理论中化学键的本质。可用键级表示分子中键的个数:键级(键级(BO)=(成键电子数反键电子
9、数)(成键电子数反键电子数)/2H2分子中,键级分子中,键级=(2 0)/2=1,单键。,单键。精选He2 分子,含分子,含4 4个电子,个电子,(1s)2(1s*)2,不能稳定存在不能稳定存在 由于填充满了一对成键轨道和反键轨道,故分子的能量与原子单独存在时由于填充满了一对成键轨道和反键轨道,故分子的能量与原子单独存在时能量相等。故能量相等。故 He2 不存在,键级为零,不存在,键级为零,He之间无化学键。之间无化学键。精选问:问:H2+和和He2+能否稳定存在能否稳定存在?He2 的存在用价键理论不好解释,无两个单电子的成对问题。但用分子轨道的存在用价键理论不好解释,无两个单电子的成对问题
10、。但用分子轨道理论则认为有半键。这是分子轨道理论较现代价键理论的成功之处。理论则认为有半键。这是分子轨道理论较现代价键理论的成功之处。精选精选C2能否稳定存在?画出O2的分子轨道排布式精选精选O2 分子,含分子,含1616个电子。个电子。(1s1s)2 2(1s1s*)2 2(2s2s)2 2(2s2s*)2 2(2p2px x)2 2(2p2py y)2 2=(=(2p2pz z)2 2(2p2py y*)1 1=(=(2p2pz z*)1 1 KK能量抵消能量抵消三电子三电子三电子三电子 键键键键i)O2 分子键级分子键级=2。iii)O2 分子有两个成单电子,所以氧分子有顺磁性分子有两个
11、成单电子,所以氧分子有顺磁性。三电子三电子三电子三电子 键键键键ii)O2 分子有两个分子有两个三电子三电子 键键。O OO O精选F2 分子,含分子,含1818个电子个电子(1s1s)2 2(1s1s*)2 2(2s2s)2 2(2s2s*)2 2(2p2px x)2 2(2p2py y)2 2=(=(2p2pz z)2 2(2py2py*)2 2=(=(2p2pz z*)2 2 KK能量抵消能量抵消能量抵消能量抵消能量抵消能量抵消i)i)F F2 2 分子中有一个分子中有一个分子中有一个分子中有一个 键。键。ii)ii)F F2 2 分子键级分子键级分子键级分子键级=iii)iii)若键级
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