配位化学价键理论
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【高中化学】价键理论、分子轨道理论的区别
分子轨道理论认为原子在相互结合形成共价键时,由原子轨道组成分子轨道,分子轨道属于整个分子。而价键理论比较简单和粗糙。
分子轨道理论是现代共价键理论的一个分支。其与现代共价键理论的重要区别在于,分子轨道理论认为原子轨道组合成分子轨道,电子在分子轨道中填充、运动。而现代共价键理论则讨论原子轨道,认为电子在原子轨道中运动。
高中化学
分子轨道理论
分子轨道理论偏难,建议高中学生仅作了解。
我们把原子通过共用电子对结合的化学键成为共价键(covalent bond)。路易斯(G.N.Lewis)曾经提出原子共用电子对成键的概念,也就是俗称的“八隅律”(高中阶段也只是停留于此)
然而,我们知道很多现实情况都无法用八隅率解释,包括:PCl5,SCl6分子。更重要的是,八隅率从来没有本质上说明共价键的成因:为什么带负电荷的两个分子不会排斥反而是互相配对?
随 着近代的量子力学(quantum mechanics)的建立,近代形成了两种现代共价键理论,即是:现代价键理(valence bond theory)简称VB(又叫作电子配对法)以及分子轨道理论(molecular orbital theory)简称MO。价键理论强调了电子对键和成键电子的离域,有了明确的键的概念。也成功的给出了一些键的性质以及分子结构的直观图像。但是在解释 H2+氢分子离子的单电子键的存在以及养分子等有顺磁性或者大∏键的某些分子结构时感到困难。而分子轨道理论可以完美的进行解释,这里我就主要阐述MO法 的相关理论。
洪特(Hund)和密里肯(R.S Mulliken)等人提出了新的化学键理论,即是分子轨道理论。这是人们利用量子力学处理氢分子离子而发展起来的。
(一)氢分子离子的成键理论
氢分子离子(H2+)是由两个核以及一个电子组成的最简单分子,虽然不稳定,但是确实存在。
1 离子键、配位键与金属键
(建议用时:40分钟)
[基础过关练]
1.氯化钠是日常生活中人们常用的调味品。下列性质可以证明氯化钠中一定存在离子键的是( )
A.具有较高的熔点 B.熔融状态能导电
C.水溶液能导电 D.常温下能溶于水
B [NaCl在熔融状态能导电,说明NaCl=====熔融Na++Cl-,即说明NaCl中存在离子键。]
2.下列关于配合物的说法中不正确的是( )
A.许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力,因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多
B.配合物中,中心离子与配体间、配离子与酸根离子间都以配位键结合
C.配离子中,中心离子提供空轨道,配体提供孤电子对
D.中心离子所结合配体的个数称为配位数,不同离子的配位数可能不同
B [许多过渡金属的离子对多种配体具有很强的结合力,因而过渡金属配合物远比主族金属的配合物多,A正确;配合物中,中心离子与配体间以配位键结合,配离子与酸根离子间以离子键结合,B错误;配合物中,中心离子提供空轨道,配体提供孤电子对,C正确;配位数是指形成配离子时配体的个数,不同离子的配位数可能相同也可能不同,D正确。]
3.下列配合物的配位数是6的是( )
A.K2[Co(SCN)4] B.Fe(SCN)3
C.Na3[AlF6] D.[Cu(NH3)4]Cl2
C [K2[Co(SCN)4]中Co2+的配位数是4,A不符合题意;Fe(SCN)3中Fe3+的配位数是3,B不符合题意;Na3[AlF6]中Al3+的配位数是6,C符合题意;[Cu(NH3)4]Cl2中Cu2+的配位数是4,D不符合题意。]
4.下列各组元素的原子间反应容易形成离子键的是( )
原子 a b c d e f g
M层电子数 1 2 3 4 5 6 7
A.a和c B.a和f
C.d和g D.c和g
B [由原子a~g的M层电子数可知,M层即为原子的最外层,元素a~g均为第3周期元素。a、b均为活泼的金属元素,f、g均为活泼的非金属元素,所以a与f形成的化学键为离子键,c与g形成的化学键为共价键。]
H
H 第三章 配合物的化学键理论
目标:解释性质,如配位数、几何结构、磁学性质、光谱、热力学稳定性、动力学反应性等。
三种理论:①价键理论、②晶体场理论、③分子轨道理论
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H 第一节 价键理论(Valence bond
theory)
由L.Pauling提出
要点:① 配体的孤对电子可以进入中心原子的空轨道;
② 中心原子用于成键的轨道是杂化轨道(用于说明构型)。
H
H 一、 轨道杂化及对配合物构型的解释
能量相差不大的原子轨道可通过线性组合构成相同数目的杂化轨道。
对构型的解释(依据电子云最大重叠原理:杂化轨道极大值应指向配体)H
H 指向
实例
sp3、sd3杂化 四面体顶点
Ni(CO)4
sp2、sd2、dp2、d3杂化 三角形顶点 [AgCl3]2-
dsp2、d2p2 杂化 正方形顶点
[PtCl4]2-
d2sp3杂化 八面体顶点
[Fe(CN)6]4-
sp杂化 直线型
[AgCl2]-
H
H
二、ABn型分子的杂化轨道
1、原子轨道的变换性质
考虑原子轨道波函数,在ABn分子所属点群的各种对称操作下的变换性质。
类型 轨道多项式
s
px x
p py y
pz z
dxy xy
dxz xz H
H d dyz yz
dx2-y2 x2-y2
dz2 2z2-x2-y2 (简记为z2)
*s轨道总是按全对称表示变换的。
例:[HgI3]- (D3h群)平面三角形
配位化学论文
分子轨道理论的发展及其应用
160113004 2013级化教一班马慧敏
一、前言
价建理论、分子轨道理论和配位场理论是三种重要的化学键理论。三、四十年代,价键理论占主要的地位。五十年代以来由于分子轨道理论容易计算且得到实验(光电能谱)的支持,取得了巨大的发展,逐渐占优势。价建理论不但在理论化学上有重要的意义(下文中将详细介绍)。在应用领域也有重要的发展,如分子轨道理论计算有机化合物的吸收光谱用于染料化学;前线分子轨道理论在选矿中的研究等等。
二、简介
1、分子轨道理论产生和发展
在分子轨道理论出现以前,价键理论着眼于成键原子间最外层轨道中未成对的电子在形成化学键时的贡献,能成功地解释了共价分子的空间构型,因而得到了广泛的应用。但如能考虑成键原子的内层电子在成键时贡献, 显然更符合成键的实际情况。1932年,美国化学家 Mulliken RS和德国化学家Hund F 提出了一种新的共价键理论——分子轨道理论(molecular orbital theory),即MO法。该理论注意了分子的整体性,因此较好地说明了多原子分子的结构。目前,该理论在现代共价键理论中占有很重要的地位。
以下是各个年代提出的关于分子轨道理论的一些重要理论和方法,是分子轨道理论发展过程中的几个里程碑!
1926-1932年,在讨论分子光谱时,Mulliken和Hund提出了分子轨道理论。认为:电子是在整个分子轨道中运动,不是定域化的。他们还提出能级图、成键、反键轨道等重要的概念。
1931-1933年,Hukel提出了一种简单的分子轨道理论,用于讨论共轭分子的性质,相当成功。
1950年,Boys用Guass函数研究原子轨道,解决了多中心积分问题,是今天广为利用的自洽场分子轨道理论的基础,在量子化学的研究中占有重要地位。
1951年,Roothaan在Hartree-Fock方程的基础上,把分子轨道写成原子轨道的线性组合,得到Roothaan方程。