结构化学第三章资料
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第三章 双原子分子结构3.1 +2H 的结构及共价键的本质基本内容—、定核近似和+2H 的薛定谔方程A BRe r e r e m H b a 02020*******ˆπεπεπε+--∇-= 我们常采用原子单位:单位长度:Pm e m h a e 9177.524422200==ππε(玻尔半径)单位质量:me=9.1095×10-31Kg (电子质量) 单位电荷:e=1.60219×10-19C (电子电量) 单位能量:024a e πε=27.2116eV单位角动量: =1.0546×10-34 J.S 单位介电常数:04πε=1采用原子单位、+2H 的哈密顿算符为:Rr r Hba 11121ˆ2+--∇-=其薛定谔方程为:ψψE Rr r b a =+--∇-)11121(2,式中E 、ψ分别为+2H 的波函数和能量。
二、变分原理及性线变分法 1. 变分原理对于任意一个品优波函数ψ,用体系的Hˆ算符求得的能量平均值将大于或接近等于体系基态的能量E 0即:*ˆ*E d d H E ≥>=<⎰⎰τψψτψψ 据此原理,利用求极值方法调节参数,找出能量最低时对应的波函数,即为和体系基态相近似的波函数。
2. 线性变分法在量化计算中,广泛采用的是线性变分函数,它是满足体系边界条件的 个线性无关的函数m φφφ,,,21 的线性组合:m m C C C φφφψ+++= 2211采用线性变分函数的变分法叫线性变分法。
根据变分原理求得使E 最低的一组组合系数Ci⎰⎰++++++++++++=τφφφφφφτφφφφφφd C C C C C C d C C C H C C C E m m mm m m m m ))(()(ˆ)(2211***2*2*1*12211***2*2*1*1mC EC E C E ∂∂==∂∂=∂∂ 21=0 由此得一组求解Ci 的m 个联立方程称为久期方程,运用线性代数法求得m 套非零解,由其中与最低E 相对应的一套解C 1,C 2,……,C m 便可组成基态分子轨道波函数,所对应的E 便是基态能量近似值。
第三章共价键和双原子分子的结构化学共价键是指通过原子间电子的共享而形成的化学键。
在双原子分子中,共价键的形成决定了分子的结构和性质。
本章将介绍共价键的形成原理和双原子分子的结构化学。
一、共价键的形成原理共价键的形成建立在原子间电子的共享基础上。
在共价键形成的过程中,原子外层电子通过相互重叠形成电子云(共价键电子云),原子间的空间重叠区域形成化学键。
共价键的形成有以下几个原则:1.电子云的形成:共价键需要通过原子外层电子的相互重叠来形成电子云。
一般来说,只有原子外层电子的轨道重叠区域能形成共价键。
2.电子云的稳定性:电子云的形成需要遵循几何排列的稳定性原则。
最稳定的结构是能够使电子云尽可能远离彼此的排列方式。
3.化合价的确定:化合价是指元素在化合物中的价态,描述原子定位于化合物中的位置。
通过化合价的计算,可以确定原子的连接方式和分子的形状。
双原子分子是由两个原子通过共价键连接而成的分子。
根据化合价的计算和几何形状,双原子分子可以分为两类:线性分子和非线性分子。
1.线性分子:线性分子的两个原子处于同一直线上,化合价为2、例如,氧气(O2)和氮气(N2)都是线性分子。
2.非线性分子:非线性分子的两个原子不处于同一直线上,化合价大于2、根据电子对排斥原则和共价键电子云的稳定性原则,非线性分子可以进一步分为三类:线性三角形结构、四方形结构和梯形结构。
a.线性三角形结构:其中一个原子位于另外两个原子的中心位置,两个原子之间的倾斜角度约为180度。
例如,一氧化氮(NO)就是线性三角形结构。
b.四方形结构:原子之间的倾斜角度约为109.5度。
例如,四氟化硅(SiF4)就是四方形结构。
c.梯形结构:原子之间的倾斜角度约为120度。
例如,氯化锡(SnCl2)就是梯形结构。
通过分子结构的分析,可以确定双原子分子的性质。
例如,分子中化合价倾斜角度的不同会影响分子的极性和化学反应的活性。
总结:共价键是通过原子间电子的相互重叠形成的化学键,决定了分子的结构和性质。