理论要点1°分子课件

1、理论要点1分子理论要点1分子 两个 s 轨道只能 “头对头” 组合成两个（和*）分子轨道 ，能量总和与原来 2 个原子轨道能量总和相等。 的能量比 AO 低，称为成键轨道， * 比 AO 高，称为反键轨道。 当原子沿 x 轴接近时，px 与 px 头对头组合成 和 * 。*+ 两个 s 轨道只能 “头对头” 组合成*p 反键p 成键 同时 py 和 py ， pz 和 pz 分别肩并肩组合成 * ， 和 * ， 分子轨道。 *p 反键p 成键 同时 py 2线性组合三原则 a ) 对称性一致原则 对核间连线呈相同的对称性的轨道可以进行线性组合。 除上述的 s s ，p p 之外 ，还有 s p

2、x 沿 x 方向的组合， 两者的对称性一致。组成 分子轨道。 s px+ b ) 能量相近原则 H 1s 1312 kJmol 1 Na 3s 496 kJmol 1 O 2p 1314 kJmol 1 Cl 3p 1251 kJmol 1 ( 以上数据根据 I1 值估算 ） c ) 最大重叠原理 在对称性一致、能量相近的基础上，原子轨道重叠越大，越易形成分子轨道，或说共价键越强。 左面 3 个轨道能量相近，彼此间均可组合，形成分子轨道 ；但 Na 3 s 比左面 3 个轨道的能量高许多，不能与之组合。 实际上 Na 与 H ，Cl ，O 一般不形成共价键，只以离子键相结合。 b ) 能量相近

3、原则 3分子轨道能级图 分子轨道的能量与组成它的原子轨道的能量相关，能量由低到高组成分子轨道能级图。 4分子轨道中的电子排布 分子中的所有电子属于整个分子。电子在分子轨道中依能量由低到高的次序排布。与在原子轨道中排布一样，仍遵循能量最低原理，保里原理和洪特规则。 3 同核双原子分子 1分子轨道能级图 同核双原子分子的分子轨道能级图分为 A 图和 B 图两种。 A 图适用于 O2 ，F2 分子；B 图适用于 B2，C2，N2 等分子。 2p2p2s 2s 2s*2s 1s*1s MO 1s 1sAOAOA 图*2*2*2 2 2 21s1s 1s*1s2s 2s 2s*2sAO2p2p B 图

4、MO AO*2*2*2 2 2 22p2p2s 2s 2s*2s 1s*1s MO 1 必须注意 A 图和 B 图之间的差别 。 B 图2p2pA 图*2*2*2 2 2 22p2p*2*2*2 2 2 2与2s和2p原子轨道能量差有关，由于Li Be C N 的2s和2p原子轨道能量差较小，2s轨道干扰了2p之间形成的分子轨道 ，使其能量升高（比 ）高 2 2 O2 ，F2Li2 ，Be2， B2，C2，N2 必须注意 A 图和 B 图之间的差别 2电子在分子轨道中的排布 H2 分子轨道图分子轨道式 ( 1s ) 2*1s 1s MO AO AO1s1s 可用键级表示分子中键的个数 键级 =

5、 ( 成键电子数 反键电子数 ) / 2 H2 分子中，键级 = ( 2 0 ) / 2 = 1 （单键 ） 分子轨道式 ( 1s ) 2 ( *1s ) 2键级 = ( 2 2 ) / 2 = 0 He2 分子轨道图AO AO1s1s*1s 1s MO 由于填充满了一对成键轨道和反键轨道，故分子的能量与原子单独存在时能量相等， 键级为零。 He 之间无化学键，即 He2 分子不存在。 分子轨道式 He2 分子轨道图AO He 2 的存在用价键理论不好解释， 没有两个单电子的成对问题。但用分子轨道理论则认为有半键。 分子轨道式 ( 1s ) 2 ( *1s ) 1 键级 = ( 2 1 ) /

6、 2 = 1 / 2 半键He 2 分子离子AO AO1s1s *1s 1s MO He 2 的存在用价键理论不好解释， 没 N2 分子轨道图键级 = ( 6 0 ) / 2 = 3 ，三 键 一个 键，两个 键 2p2p*2*2*2 2 2 21s1s 1s*1s2s 2s 2s*2sAO MO AO或简写成 Be 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2 2 2 2分子轨道式 ( 1s ) 2 ( *1s ) 2 ( 2s ) 2 ( *2s ) 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2 2 2 2 O2 分子轨道图每个 3 电子 键的键级为 1/2 。键级 = ( 6 2 ) / 2 = 2

7、 一个 键 两个 3 电子 键 双键2p2p2s 2s 2s*2s 1s*1s MO 1s 1sAOAO*2*2*2 2 2 2分子轨道式( 1s ) 2 ( *1s ) 2 ( 2s ) 2 ( *2s ) 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 1 ( ) 1 2 2 2 *2*2或简写成 Be 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 1 ( ) 1 2 2 2 *2*2O2 分子轨道图每个 3 电子 键的键级为 1/2 分子的磁学性质 电子自旋产生磁场，分子中有不成对电子时，各单电子平行自旋，磁场加强。这时物质呈顺磁性。 顺磁性物质在外磁场中显磁性，在磁天平中增重。NS加

8、磁场分子的磁学性质NS加磁场根据现代价键理论 pxpx 成 键， py py 成键。单电子全部成对，形成共价键。两种理论均不能解释氧气单质的顺磁性。 氧气分子的路易斯电子式为 ，电子全部成对。 若分子中无成单电子时，电子自旋磁场抵消，物质显抗磁性( 逆磁性或反磁性 ) ，表现在于外磁场作用下出现诱导磁矩，与外磁场相排斥，故在磁天平中略减重。 Be 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 1 ( ) 1 ，其中 2 2 2 *2*2 实验表明，氧气单质是顺磁性的。用分子轨道理论解释，见 O2 的分子轨道图。其分子轨道式为 ( ) 1 ( ) 1 说明轨道中有单电子，故显顺磁性。*2*2根

9、据现代价键理论 pxpx 成 键， py 4 异核双原子分子 CO 异核双原子分子 CO 和 N2 是等电子体 。 其分子轨道能级图与 N2 相似。值得注意的是 C和 O 的相应的原子轨道能量并不相等。 键级 = ( 6 0 ) / 2 = 3 三键 一个 键，两个 键。 无单电子，显抗磁性 。 同类轨道，Z 大的能量低。 C 高，O 高 ？ 分子轨道式 Be 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2 2 2 2 O MO C 2 2 2 *2*21s 1s *1s1s2s 2s *2s2s2p2p 分子轨道图*2 4 异核双原子分子 键级 与 O2 ， N2 等同核双原子分子及 CO 等异核双

10、原子分子差别很大。 因为 H 和 F 的原子序数不是很接近。 分子轨道式( 1 ) 2 ( 2 ) 2 ( 3 ) 2 ( 1 ) 2 ( 2 ) 2 3 为成键轨道； 4 为反键轨道； 1 ，2 ，1 和 2 为非键轨道 。 HF 异核双原子分子 键级 = ( 20 ) / 2 = 1 ，HF 中有单键。无单电子，抗磁性。 H 的 1s 和 F 的 1s，2s，2p中哪种轨道的能量最相近 ？高？低？ 1s1 2s2MO AO ( F )分子轨道图41 2 1s 2p3 AO ( H ) 与 O2 ， N2 等同核双原子分 1，2，1 和 2 均为非键轨道，为什么 ？ F 的 2py 和 2p

11、z 与 H 的 1s 虽然能量相近，但由于对称性不一致，所以 F 的 2py 和 2pz 仍然保持原子轨道的能量，对 HF 的形成不起作用。形成的非键轨道，即 1 和 2。 F 的 1s，2s 与 H 的 1s 虽然对称性一致，但能量差大，不能形成有效分子轨道。 所以 F 的 1s，2s 仍然保持原子轨道的能量，对 HF 的形成不起作用，亦为非键轨道。分别表示为 1和 2。 当 H 和 F 沿 x 轴接近时， F 的 2px 和 H 的 1s 对称性相同，且能量相近 ( 从 F 的 I1 与 H 的 I1 相比较可得 ) 。组成一对分子轨道，即成键分子轨道 3 和反键分子轨道 4 。 1，2，

12、1 和 2 均为非键轨第二周期同核双原子分子中哪些不能稳定存在？哪些有顺磁性？试用分子轨道模型解释之。第二周期同核双原子分子中哪些不能稳定存在？对Li2分子：其键级为1，表明Li-Li之间可形成一个键。分子没有磁性。对Li2分子：其键级为1，表明Li-Li之间可形成一个键。键级=（2-2）/2=0，表明不能形成稳定的分子，也不可能有磁性 键级=（2-2）/2=0，表明不能形成稳定的分子，其键级=（4-2）/2=1，表明B2分子能稳定存在，两个B原子之间形成一个键。由于电子都成对了，预计分子没有磁性 其键级=（4-2）/2=1，表明B2分子能稳定存在，两个B原O2+、O2、O2-和O22-的实测键长越来越长，试用分子轨道理论解释之。其中哪几种有顺磁性？