大学无机化学-第九章 分子结构 课件.ppt

对称性匹配： 原子轨道组合成分子轨道时，波函数的同号部分（正与正 负与负）组合，就是对称性匹配，可形成成键分子轨道（能量低于原来的原子轨道）； 若反号部分组合，就是 对称性不匹配，形成反键分 子轨道（*） （能量高于 原来的原子轨道） 。 9.4 分子轨道理论 原子轨道的σ对称性组合 9.4 分子轨道理论 原子轨道的π对称性组合 注：在上述三原则中，对称性原则是首要的，它决定原子轨道能否组合成分子轨道；而能量相近原则和最大重叠原则，所决定的是原子轨道的组合效率。 9.4 分子轨道理论 p X -- p X σ分子轨道 p Y -- p Y （p Z -- p Z ） π分子轨道 原子轨道的能量决定所组合的分子轨道的能量。原子轨道的能量越低，相应的分子轨道能量也低。 9.4 分子轨道理论 简并原子轨道（能量相等的原子轨道），组合方式不同，分子轨道的能量也不一样。 一般是σ轨道的能量低于π轨道的能量，σ?轨道的能量高于π?轨道的能量 如O2、F2分子轨道： σ2px　＜π2py（π2pz），σ*2px＞π*2py（π*2pz） 但第二周期其他元素的同核双原子分子的分子轨道能级顺序不同： σ2px　 ＞ π2py（π2pz），σ*2px＞π*2py（π*2pz） 9.4 分子轨道理论 1．电子在分子轨道中的填充 遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。 两原子组成的分子的稳定性大小可用键级来衡量： 9.4.2 分子轨道的应用示例 2．同核双原子分子 第二周期元素同核双原子分子的分子轨道排布式有两种类型： （a）O2、F2 （b）Li2～N2 9.4 分子轨道理论 （a） O2分子轨道能级图 （b） N2分子轨道能级图 9.4 分子轨道理论 Ｏ２［（σ１ｓ）（σ*１ｓ）（σ２ｓ）（σ*２ｓ） （σ２ｐx）（π２ｐｙ）（π２ｐｚ） （π*２ｐｙ）（π*２ｐｚ）（σ*２ｐx） ］ Ｎ２［（σ１ｓ）（σ*１ｓ）（σ２ｓ）（σ * ２ｓ） （π２ｐｙ）（π２ｐｚ） （σ２ｐx） （π*２ｐｙ）（π*２ｐｚ） （σ*２ｐx） ］ 9.4 分子轨道理论 （1）O２分子 O2的分子轨道电子排布式： [(σ1s)2(σ*1s)2(σ2s)2(σ*2s)2(σ2px)2 (π2py)2(π2pz)2 (π*2py)1 (π*2pz)1] O2分子中有一个σ键， 两个三电子π键； O2分子的键级= 2； O2分子中含有未成对电子， 故为顺磁性物质。 9.4 分子轨道理论 （2）N２分子 N2的分子轨道电子排布式： [(σ1s)2(σ*1s)2(σ2s)2(σ*2s)2 (π2py)2(π2pz)2(σ2px)2] N2分子中有一个σ键， 两个π键； N2分子键级= 3 N2分子中无未成对电子， 故为反磁性物质。 9.4 分子轨道理论 3．异核双原子分子 当不同元素的两原子形成分子时，便构成异核双原子分子。其分子轨道由两个原子能量相近的原子轨道组合而成。 （1）HF分子 F原子：1s22s22p5 H原子：1s1 HF分子的电子构型： 键级 = 1 9.4 分子轨道理论 （2）NO分子 N原子：1s22s22p3，O原子：1s22s22p4。 NO分子轨道表示式： 键级 在NO分子中存在1个σ键、 1个π键和1个叁电子π键。 NO是顺磁性分子。 9.4 分子轨道理论 在双原子分子轨道表示式中，有时在分子轨道的右下角标明“g”或“u”，分别表示分子轨道相对键轴中心点是对称的，或反对称的。 N2分子轨道表示式也可表示为： 分子轨道理论不仅可用于分子，也可用于讨论离子的结构及性质。 9.4 分子轨道理论 电子云集中于一端，更利于电子云间的重叠，利于成 键（成键能力强）。 杂化后轨道方向改变，成键时可满足化学键间最小排斥原理，利于成键（成键能力强）。 sp3 杂化轨道与未杂化 p 轨道的比较， sp3 杂化轨道： 碳原子的4个sp3杂化轨道 未杂化的3个2p轨道 9.2 杂化轨道理论 （1）轨道发生杂化的条件 对象：中心原子价电子层的能量相近的原子轨道 条件：在另一个原子(端原子)的作用下，才能发生。 类型：s—p型杂化：sp、sp２和sp３杂化 s—p—d型杂化：dsp２、