目录
摘要 (1)
关键词 (1)
1、化学键理论的发展 (1)
1.1 几个先驱理论的回顾 (1)
1.2 离子键理论的确立 (2)
1.3 共价电子理论的诞生 (2)
2、化学键理论 (3)
2.1 价键理论(VBT) (3)
2.2分子轨道理论(MOT) (4)
2.3 配位场理论(LFT)与晶体场理论(CFT) (6)
3、化学键理论的应用 (6)
3.1价键理论的应用 (6)
3.2分子轨道理论的应用 (7)
3.2.1 推测分子的存在和阐明分子的结构 (7)
3.2.2 HMO法处理共轭分子 (8)
3.3配位场理论(LFT)与晶体场理论(CFT) (9)
4、总结 (10)
参考文献 (10)
量子力学论述化学键理论
摘要建立在量子力学基础上的现代化学键理论的建立和发展，日益揭示出关于原子或原子团结合形成分子的机理，大大丰富了人类对原子－分子层次上的物质组成和物质结构的知识，加深了人们对物质及其运动规律的认识。其主要有:价键理论、分子轨道理论、配位场理论。本文主要通过化学键理论的发展历史，详细介绍三个理论与量子力学的融合及其综合应用。
关键词量子力学化学键理论价键理论分子轨道理论
1、化学键理论的发展
1.1 几个先驱理论的回顾
现代化学键理论是建立在19世纪经典结构学说的基础之上，特别是以下几个里程碑值得一提。
1812年瑞典的贝采里乌斯提出了电化二元学说。
1852年英国的弗兰克兰提出了原子价的概念。
1858年德国的凯库勒提出了碳的四价和碳原子间相互成键的学说。1861年俄国的布特列洛夫提出了化学结构的概念。
1874年荷兰的范霍夫和法国的勒贝尔分别提出了碳原子的4个价键指向四面体顶点的假设。
1893年瑞士的维尔纳在此基础上由于发展了无机配合物的立体化
学理论从而荣获1913年诺贝尔化学奖。
化学大师的卓越工作是现代化学键理论的起点。
1.2 离子键理论的确立
1887年，提出溶液电离理论的瑞典化学家阿伦尼乌斯认为食盐溶解于水中能离解成大量的钠离子和氯离，溶解前仍然是NaCI分子。1913年英国的布拉格感到劳厄建立的方程太复杂，在验证新方法时，通过X射线衍射法测定了NaCI和KCI的晶体结构，发现其中并无阿伦尼乌斯所阐述的单个分立的分子，而是由Na+和Cl-在空间周期排列的无限结构。即每个钠离子周围有6个氯离子，每个氯离子周围有6个钠离子。德国的物理学家科塞尔经过测定许多有代表性化合物离所带的电子数以后，于1916年发现金属和非金属的原子在失去（或得到）电子以后，就达到了惰性气体某元素原子的电子构型而形成定的离子，阴阳离子相互靠近，产生库伦作用力，形成离子键。这个理论能够圆满地解释离子化合物的形成过程及其稳定性，但对于一些非离子型化合物则无法解释。由于第一次世界大战的干扰，科塞尔的这个理论一直到了1919年，在美国的朗缪尔努力倡导下才得以传播开来。
1.3 共价电子理论的诞生
针对非离子型化合物的形成过程，美国的路易斯发展了科塞尔的理论，同年1916年提出：原子之间可以共用一对或多对电子，以达到“八隅体稳定状态”，1918年美国的朗缪尔首次把这种共用电子对的价键称为共价键。认为共用电子对分别由双方的原子各提供一个电子而成，双键有4个电子，三键有6个电子，并属于特定的两个原子，
所以可用短线来表示两原子间的共用电子对。历史上把这种共价电子理论又称为路易斯----朗缪尔化学键理论，从19世纪的三十年代到五十年代，在大量实验推动下该法得到丰富和发展，且简便易行。虽然共价电子理论解释甲烷、氨等实验现象比较成功，但无法解释不符合八隅体结构的分子，如PCl5、Bcl3等；无法解释共价键的方向性，与前述的离子键理论一样，虽然把电子论引进来了，但还都是一种静态的观念，没有从运动中阐明问题，没能说明化学键的本质。
2、化学键理论
随着实验测试手段的迅速发展，人们对微观世界的认识不断深化，先后提出了多种理论[1]。其中，化学键理论的建立和发展的主要有三种理论：
(1)Pauling的价键理论(VBT)。
(2)莫利肯（R.S.Mulliken）的分子轨道理论（TMO）。
(3)贝特（H.A.Bethe）配位场理论(LFT)与晶体场理论(CFT)。2.1 价键理论(VBT)
VBT 中的轨道匹配原则即电子配对条件：A、B两原子各有一个未成对电子或一个原子有孤电子对(即未共用的电子对)，另一个原子的价电子层有可接受孤电子对的空轨道。
按 VBT，参加成键的两个原子轨道φ1、φ2，轨道能分别为α1 、α2，其相互作用可用数学式表示[2]：Ψ(1，2) = c1φ1 + c2φ2由线性变分法得形成化学键时，其成键分子轨道为Ψ1，能量为E1，则：
式中S、Q、A均为与重叠程度有关的积分参数，S大于0，α1 α2 Q 和A均为负值。两原子轨道重叠程度愈大，则|Q + A/1 + S 2|愈大，E1愈小，化学键愈强，分子愈稳定，此即最大重叠原则。
若参加成键的两个原子轨道能量愈接近，则|Q + A/1+ S2|愈负，形成的化学键愈稳定，破坏它所需的能量（键能）愈高。此即能量近似原则。例如，实验测得氢原子和氟原子中各原子轨道能分别为：E(H1s) =－13.6 ev E(F1s) = －694 ev
E(F2s) =－37.85 ev E(F2P) = －17.42 ev
当氢原子与氟原子作用形成HF时，氢原子的1s轨道与氟原子2p轨道相互作用形成σ键。
2.2分子轨道理论(MOT)
MOT的核心即原子轨道线性组合分子轨道（LCAO—MO）。与VBT 不同之处为:不是两个原子轨道的线性组合，是分子中所有原子轨道线性组合。所以形成的化学键为离域键，即一对成键电子不是局限于两原子间，而是遍及整个分子。即
Ψ (1，2，3，4．． ) = c1 φ1 + c2 φ2 + c3 φ3 + c4 φ4 + ……
以丁二烯为例，参加成键的4个碳原子的原子轨道线性组合时，得到的4个分子轨道分别为[2]：
