分子轨道理论
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分子轨道理论价键理论、杂化轨道理论虽能较好地说明共价键形成的本质和分子的空间构型,但由于其都是以电子配对为基础的,只考虑形成共价键的电子,而未将分子看成是一个整体,因此在应用中有其局限性。
按照价键理论,O 2分子的路易斯电子式是..O O ......,分子中应该没有成单电子,但是测定其磁性,表明氧为顺磁性物质,液态氧和固态氧极易为磁铁所吸引,故O 2分子中应该有成单电子。
高温下的B 2分子虽具有偶数的价电子,但它也是顺磁性物质。
而H 2+、O 2+、NO 、NO 2等奇数电子分子或离子也能够稳定存在。
这些事实,价键理论无法加以解释。
1932年,美国密立根和洪特等人提出了分子轨道理论(molecular orbital theory ,简称MO 法)。
该理论以量子力学为基础,把原子电子层结构的主要概念,推广到分子体系中去,很好地说明了上述实验事实,从另一个方面揭示了共价分子形成的本质。
1.分子轨道理论的基本要点⑴ 分子轨道理论认为,分子中的电子不再从属于某个特定的原子而是在整个分子空间范围内运动。
因此,分子中的电子运动状态应该用相应的波函数ψ(简称分子轨道)来描述。
每个分子轨道也具有相应的能量E ,由此可得到分子轨道能级图。
⑵ 分子轨道是由分子中原子的原子轨道线性组合(1inear combination of atomic orbitals )而成的。
n 个原子轨道线性组合,可以形成n 个分子轨道。
其中,2n 个分子轨道的能量高于原子轨道,称为反键分子轨道(antibonding orbital ),2n 个分子轨道的能量低于原子轨道,称为成键分子轨道(bonding orbital )。
⑶ 原子轨道要有效组合成为分子轨道,必须遵循三个原则,即能量近似原则、轨道最大重叠原则和对称性匹配原则。
⑷ 分子中的电子将遵循保里不相容原理、能量最低原理和洪特规则,依次填入分子轨道之中。
2.原子轨道线性组合形成分子轨道原子轨道有效组合形成分子轨道必须遵循三个原则:能量近似原则、轨道最大重叠原则和对称性匹配原则。
分子轨道理论简介文章来源:/newsite/Web%20Page/GeneralChem/kechengneirong/09/9-4-1.htm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分子轨道理论的要点1.原子在形成分子时,所有电子都有贡献,分子中的电子不再从属于某个原子,而是在整个分子空间范围内运动。
在分子中电子的空间运动状态可用相应的分子轨道波函数ψ(称为分子轨道)来描述。
分子轨道和原子轨道的主要区别在于:(1)在原子中,电子的运动只受1个原子核的作用,原子轨道是单核系统;而在分子中,电子则在所有原子核势场作用下运动,分子轨道是多核系统。
(2)原子轨道的名称用s、p、d…符号表示,而分子轨道的名称则相应地用σ、π、δ…符号表示。
2.分子轨道可以由分子中原子轨道波函数的线性组合(linear combination of atomic orbitals,LCAO)而得到。
几个原子轨道可组合成几个分子轨道,其中有一半分子轨道分别由正负符号相同的两个原子轨道叠加而成,两核间电子的概率密度增大,其能量较原来的原子轨道能量低,有利于成键,称为成键分子轨道(bonding molecular orbital),如σ、π轨道;另一半分子轨道分别由正负符号不同的两个原子轨道叠加而成,两核间电子的概率密度很小,其能量较原来的原子轨道能量高,不利于成键,称为反键分子轨道(antibonding molecular orbital),如σ*、π*轨道。
共价键的形成与键的分子轨道理论共价键是化学中最常见的一种化学键类型,它是由两个原子通过共享电子而形成的。
共价键的形成与键的分子轨道理论密切相关,本文将探讨这一理论的基本原理和应用。
共价键的形成是由于原子间的电子互相吸引力。
在共价键形成之前,原子中的电子是在各自的原子轨道中运动的。
然而,当两个原子靠近时,它们的电子云开始重叠,电子云的重叠区域形成了共价键。
在共价键形成的过程中,原子中的电子重新排布,形成了新的分子轨道。
键的分子轨道理论是解释共价键形成的重要理论之一。
它基于量子力学的原理,将原子轨道组合成分子轨道。
分子轨道是在整个分子中运动的电子的波函数。
根据分子轨道理论,当两个原子靠近时,它们的原子轨道会相互重叠,形成新的分子轨道。
这些新的分子轨道可以是成键轨道、反键轨道或非成键轨道。
成键轨道是共价键形成的关键。
它们是由原子轨道的线性组合形成的,其中电子的波函数在两个原子之间有最大的重叠。
成键轨道通常是低能量的,因此它们是稳定的。
成键轨道中的电子对是共享的,因此它们贡献给了共价键的形成。
反键轨道则是成键轨道的反向。
它们也是由原子轨道的线性组合形成的,但电子的波函数在两个原子之间有最小的重叠。
反键轨道通常是高能量的,因此它们是不稳定的。
反键轨道中的电子对是局部化的,因此它们不参与共价键的形成。
除了成键轨道和反键轨道,还存在非成键轨道。
非成键轨道是由原子轨道的线性组合形成的,但电子的波函数在两个原子之间没有重叠。
非成键轨道通常是中等能量的,它们对分子的性质没有直接影响。
根据键的分子轨道理论,共价键的强度取决于成键轨道和反键轨道之间的能量差。
如果成键轨道的能量低于反键轨道的能量,那么共价键就是稳定的。
相反,如果反键轨道的能量低于成键轨道的能量,那么共价键就是不稳定的。
键的分子轨道理论不仅可以解释共价键的形成,还可以预测分子的性质。
通过计算分子轨道的能级和电子分布,可以推断分子的稳定性、化学反应性以及电子云的形状等。