化学竞赛-分子轨道理论.pptVIP

* 第四节 分子轨道理论 Molecular Orbital Theory 不能解释某些分子的结构和性质。 价键理论的局限性 如 O2 O O 2s 2s 2p 2p O??O ‥ ‥ ‥ ‥ 根据价键理论， O2中有一个?键和一个?键，其电子全部成对。但经磁性实验测定，氧分子有两个未成对电子，自旋平行，表现出顺磁性。 为了解释此现象，于是产生了分子轨道理论。 O=O ‥ ‥ ‥ ‥ 6-4-1 分子轨道理论的基本要点 分子轨道由原子轨道组合而成，其数目等于原子轨道数目之和。 分子中电子的分布和在原子中分布相同： 遵守泡利不相容原理、能量最低原理和洪德规则 电子进入分子轨道后，若体系能量降低，即能成键，反之，则不能成键。 把构成分子的各个原子的原子核作为分子的骨架，电子分布在骨架附近的各个分子轨道上，每个分子轨道都具有一定的能量. 6-4-2分子轨道的形成 6-4-2 分子轨道的形成 1. s-s原子轨道的组合 + + + + + + + _ _ _ + + + → → ns ns σ ns σ *ns 能量 σ ns σ*ns 能量 能量 反键轨道 σ轨道, σ电子 沿键轴对称分布 成键轨道 ∧ 1s 1s σ *1s σ 1s A.O M.O A.O 能量 例 H2 H2分子轨道的电子排布式：H2[(σ1s)2] 2. p-p原子轨道的组合 σ *npx 对含键轴 平面反对称 沿键轴 对称 反键轨道 π电子 π轨道 成键轨道 能量 反键轨道 σ电子 σ轨道 成键轨道 ∧ σ npx σ *npx π *npz π npz ∧ _ _ + 能量 npx npx _ + _ + _ + _ + _ + _ _ + + + + σ npx + + _ - _ + _ _ _ + + + _ _ + + + + _ + + npZ npZ _ + + _ 能量 π *npz π npz - 6-4-3 分子轨道的能级 每种分子的每个分子轨道都有确定的能量,即有确定的能级; 不同种分子的分子轨道能量是不同的; 分子轨道能量可通过光谱实验确定(PES)。 O2、F2分子的分子轨道能级图 σ 2s σ 2p σ 1s π 2p σ *2p π *2p σ *2s σ *1s 1s 1s 2s 2s 2p 2p A.O M.O A.O ?1s?*1s?2s ?*2s?2px ??2py=?2pz ??*2py=?*2pz ??*2px 能量 2p 能量 例　F2 σ 2s σ 2p σ 1s π 2p σ *2p π *2p σ *2s σ *1s 1s 1s 2s 2s 2p A.O M.O A.O F2[(?1s)2(?*1s)2 (?2s)2 (?*2s)2 (?2px)2 (?2py)2 (?2pz)2(?*2py)2 (?*2pz)2] F2　分子轨道式 1s22s22p5 F 电子分布 ?F—F? ¨ ¨ ¨ ¨ 分子结构式 σ 2s σ 2p σ 1s π 2p σ *2p π *2p σ *2s σ *1s 1s 1s 2s 2s 2p 2p A.O M.O A.O ?1s?*1s ?2s ?*2s ??2py=?2pz ?2px ??*2py=?*2pz ??*2px 能量 第一、二周期同核双 原子分子(除O2、F2外) 　　的分子轨道能级 能量 A.O M.O A.O 1s 1s 2s 2s 2p 2p σ 2s σ 2p σ 1s π 2p σ *2p π *2p σ *2s σ *1s 例 N2 N2[(?1s)2 (?*1s)2 (?2s)2 (?*2s)2 (?2py)2 (?2pz)2 (?2px)2 ] N2 分子轨道式 1s22s22p3 N 电子分布 ?N—N? ·　 · ·　 · 价键结构式 分子结构式 ?N≡ N? 6-4-4 分子轨道的应用 推测分子的存在和阐明分子的结构 σ键(一般) 单电子σ键 键的名称 存在 存在 是否存在 Li - Li ［H · H]+ 价键结构式 Li2[KK(?2s)2] H2+[(?1s)1] 分子轨道式 分子轨道 能级 示意图 Li2 H2+ 1s 1s σ *1s σ 1s 1s 1s σ *1s σ 1s σ *2s σ 2s 2s 2s 不存在 不存在 是否存在 N