反键轨道.PPT

* * 2010年11月4日，星期四 第七次课 2010~2011学年第一学期 化学系2010级应化专业 第二章 分子结构 ( 三 ) 无机化学 精品课程 教学内容： 1、2－6 等电子体原理 2、2－7 分子轨道理论 教学重点： 2－7 分子轨道理论 教学难点： 分子轨道理论要点。 精品课程 无机化学 具有相同的通式——AXm，而且价电子总数相等的分子或离子具有相同的结构特征，这个原理称为“等电子体原理”。 这里的“结构特征”的概念既包括分子的立体结构，又包括化学键的类型，但键角并不一定相等。 2-6 等电子体原理 精品课程 无机化学 (1) CO2 、CNS－、NO2+、N3－具有相同的通式—— AX2，价电子总数16，具有直线型结构，中心原子sp杂化，分子中有两套?34 p-p大π键。 (2) CO32－、NO3 － 、SO3等离子或分子具有相同通式——AX3，价电子总数24，平面三角型分子，中心原子sp2杂化，有?46 p-p大π键。 精品课程 无机化学 (3) SO2、O3、NO2－等离子或分子，AX2，18e－,以sp2杂化， VSEPR模型为平面三角型，分子构型为V型，有一套?34 p-p大π键。 注意：ClO2－的不同：符合通式AX2，但有20e－，中心原子上有2对孤对电子，所以以sp3杂化，分子里没有p－p大π键，电子构型为四面体形，分子构型为角型，但因多1对孤对电子，使分子σ骨架夹角比18e－的AX2小很多。 结论：具有相同通式的分子或离子必须同时具有相同的价电子总数才有相同的结构特征。 精品课程 无机化学 (4) SO42－、PO43－等离子具有AX4通式，总价电子数32，中心原子sp3杂化，呈正四面体结构，不可能有大π键。 注意：由于中心原子的p轨道全部参与杂化，故不可能形成p－pπ键，其路易斯结构中的重键是d－p大π键。 精品课程 无机化学 （5）PO33–、SO32–、ClO3– 等离子具有AX3的通式，总价电子数26，中心原子有4个s－轨道(3个s－键和1对占据s－轨道的孤对电子)，VSEPR理想模型为四面体，(不计孤对电子的)分子立体结构为三角锥体，中心原子取sp3杂化形式，没有p-p ?键或p-p大?键，它们的路易斯结构式里的重键是d-p大?键。 　　注意对比：SO3和SO32–尽管通式相同，但前者24e，后者26e，故结构特征不同。 精品课程 无机化学 2-7 分子轨道原理 1927年薛定谔提出量子化学最基本的方程——薛定谔方程。多电子分子的薛定谔方程的解非常复杂，需进行各种近似处理，1928年由洪特和马利肯奠基的分子轨道法(MO)，发展成量子化学的主流。 分子轨道法的基本要点是： （1）分子中的电子围绕整个分子运动，其波函数称为分子轨道。分子轨道由原子轨道组合而成，组合前后轨道总数不变。 精品课程 无机化学 例如，H2分子中2个氢原子各贡献1个1s轨道组合，就得到2个分子轨道。苯分子中6个碳原子各贡献1个与分子平面垂直的p轨道组合，就得到6个分子轨道。这种组合叫做“线性组合”。 　　例如，2个原子轨道(ψ1、ψ2)线性组合得到2个分子轨道(Y、Y‘’)可简单表述为： Y =c1ψ1+c2ψ2 Y‘’=c1ψ1–c2ψ2 精品课程 无机化学 (2)若组合得到的分子轨道的能量比组合前的原子轨道能量之和低，所得分子轨道叫做“成键轨道”；若组合得到的分子轨道的能量比组合前的原子轨道能量之和高，所得分子轨道叫做“反键轨道”；若组合得到的分子轨道的能量跟组合前的原子轨道能量没有明显差别，所得分子轨道就叫做“非键轨道”。 精品课程 无机化学 例如：氟化氢中能量最低的几个分子轨道的组成方式：氢的1s和氟的2pz相加得到成键轨道，相减得到反键轨道；氟的其余原子轨道(包括内层1s)基本维持原来的能量，为非键轨道；图中AO为原子轨道，MO为分子轨道，虚线表示组合： 2s 非键 成键 非键 反键 2px 2py 2pz AO MO AO H HF F HF分子轨道能级图 1s 精品课程 无机化学 AO MO AO H HF F AO