第四章习题课-徐红亮-2.ppt

前言 基础：量子力学和原子结构的理论 解决的问题：1、原子是怎样形成分子的。 2、分子中电子的运动状态如何。 3、原子之间形成的化学键本质。 4、分子光谱的一些特点 分子的结构 分子的性质 物质化学性质 example 通过变分法计算得到的微观体系的能量总是： (A) 等于真实体系基态能量 (B) 大于真实体系基态能量 (C) 不小于真实体系基态能量 (D) 小于真实体系基态能量 P137-- 10 若H2的试探变分函数为ψ =c1φ1+c2φ2. 试利用变 分积分公式并根据极值条件： 求证： example 下列对分子轨道概念叙述正确的是： A 描述单个电子在空间运动的状态函数 B 分子中单个电子在空间运动的状态函数 C 由同种原子轨道线性组合成的新轨道 D 分子中电子在空间运动的状态函数 example 以Z轴为键轴，按对称性匹配原则，下列各对原子轨道能否组成分子轨道，若能，判断分子轨道的类型 s, dz2 (2) dxy, dxy (3) dyz, dyz (4) dyz, dxz (5) s, dxy ? δ σ 同核双原子分子 σ轨道 成键轨道中心对称，记为σg或σ 反键轨道为中心反对称，记为σu或σ* 成键轨道为中心反对称，记为πu或π 反键轨道为中心对称，记为πg或π* π轨道 教材 P114 同核双原子分子，由Li2到N2的分子轨道能级顺序为： σ1s σ*1s σ2s σ*2s π2py= π2px σ2pz π*2py= π*2px σ*2pz 同核双原子分子，由O2到F2的分子轨道能级顺序为： σ1s σ*1s σ2s σ*2s σ2pz π2py= π2px π*2py= π*2px σ*2pz 异核双原子分子： 异核双原子分子没有对称中心，不能用g、u标记轨道的对称性，只是按顺序标记出σ和π P136-3 同核和异核双原子分子的MO符号、能级次序有何区别和联系？试以N2、O2、 CO和HF 为例讨论之。 N2: KK 2?g2 2?u2 1?u4 3?g2 O2: KK 2?g 22?u 23?g 21?u 41?g2 CO: KK 3?2 4?2 1?4 5?2 HF: KK 3?2 1?4 区别： 同核双原子分子的MO有对称中心，分别用g，u表示 中心对称和中心反对称；而异核双原子分子没有对称中心，不能用g，u来标记，按照能级的顺序在轨道前标上序号；同核双原子分子B-N的顺序为KK 2?g 2?u 1?u 3?g 1?g 3?u ，O2，F2为KK 2?g 2?u 3?g 1?u 1?g 3?u 联系： 都是用σ表示以键轴对称性的分子轨道；用π表示含有键轴的对称面的分子轨道。 双原子分子的结构与性质 同核双原子分子结构 H2--He: B2--N2: O2--F2: 异核双原子分子结构 对于异核双原子分子两个原子的原子轨道不再是能量和对称性都一一相同的轨道，可以按照等电子原理排布分子轨道能级。 双原子分子的性质 键级：描述原子间的成键程度或化学键的强弱表示分子键能的大小。 2. 磁性： 有未成对电子的分子在磁场中呈顺磁性； 无未成对电子分子在磁场中呈反磁性(抗磁、逆磁) p137-13 指出O2、O2+和O2-的键长、键能的大小的顺序，有无磁性，并说明理由。 同核双原子分子的键长和键能由键级决定，键级大的键长短，键能大；键级小的键长长，键能小。磁性由分子中轨道中有无未成对电子决定，有未成对电子的分子程顺磁性，没有未成对电子的分子程反磁性。 O2 顺磁性 2 顺磁性 顺磁性 O2+ O2- 2.5 1.5 键长： O2- O2O2+ 键能： O2 + O2 O2- 分子 组态 键级 磁性 键级=(2+4-2)/2=2 137-17 用分子轨道理论讨论N2+、F2+、N22-、F22-的稳定性和H2、O2+、N2、CO的磁性 1. 分子轨道的稳定性可能通过比较键级来判断 F2+ N22- F22- (2