06-4 分子轨道理论.pptx

第1页：第四节分子轨道理论封面

第四节分子轨道理论封面：第六章分子结构与性质第四节分子轨道理论

第2页：第四节分子轨道理论（续）

第四节分子轨道理论（续）

• 不能解释有的分子的结构和性质如O2OO2s2s2p2pO׃׃O¨¨¨¨O=O¨¨¨¨根据价键理论，氧分子中有一个σ键和一个π键，其电子全部成对。
• 但经磁性实验测定，氧分子有两个不成对的电子，自旋平行，表现出顺磁性。
• 价键理论的局限性

第3页：不能解释

不能解释：有的分子的结构和性质如O2OO2s2s2p2pO׃׃O¨¨¨¨O=O¨¨¨¨不能解释H2+的稳定存在: (H·H)+价键理论的局限性能成功地说明许多分子的结构和反应性能分子轨道理论的崛起

第4页：价键理论的局限性

价键理论的局限性

• 分子轨道的基本概念分子轨道由原子轨道组合而成，其数目等于原子轨道数目之和。
• 分子中电子的分布和在原子中分布相同：遵守泡里原理、能量最低原理和洪德规则。
• 电子进入分子轨道后，若体系能量降低，即能成键。
• 把分子作为一个整体，电子在整个分子中运动。
• 分子中的每个电子都处在一定的分子轨道上，具有一定的能量。

第5页：分子轨道的形成

分子轨道的形成：s-s原子轨道的组合+++++++___+++→→nsnsσnsσ*ns能量σnsσ*ns沿键轴对称分布σ轨道σ电子能量成键轨道能量反键轨道∧1s 1sσ*nsσnsA.O M.O A.O能量例H2

第6页：p-p原子轨道的组合

p-p原子轨道的组合：σ*npx∧对含键轴平面反对称沿键轴对称反键轨道π电子π轨道能量成键轨道能量反键轨道σ电子σ轨道成键轨道σnpxσ*npxπ*npzπnpz∧__+能量npxnpx_+_+_+_+_+__++++σnpx++_-_+___+++__++++_++npznpz_++_能量π*npzπnpz-

第7页：分子轨道的形成

分子轨道的形成：分子轨道的能级每种分子的每个分子轨道都有确定的能量，不同种分子的分子轨道能量是不同的，可通过光谱实验确定。

第8页：分子轨道的形成（续）

分子轨道的形成（续）：O2、F2分子的分子轨道能级σ2sσ2pσ1sπ2pσ*2pπ*2pσ*2sσ*1s1s1s2s2s2p2pA.OM.OA.O能量

第9页：分子轨道的形成（续）

分子轨道的形成（续）：O2、F2分子，分子轨道的能级σ2sσ2pσ1sπ2pσ*2pπ*2pσ*2sσ*1s1s1s2s2s2p2pA.OM.OA.O能量例F2F2[(σ1s)2(σ*1s)2(σ2s)2(σ*2s)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π*2py)2(π*2pz)2]F2分子轨道式1s22s22p5F电子分布式׃F—F׃¨¨¨¨分子结构式

第10页：分子轨道的形成（续）

分子轨道的形成（续）：σ2sσ2pσ1sπ2pσ*2pπ*2pσ*2sσ*1s1s1s2s2s2p2pA.OM.OA.O能量第一、二周期同核双原子分子(除O2、F2外)的分子轨道能级

第11页：能量A

能量A：.OM.OA.O1s1s2s2s2p2pσ2sσ2pσ1sπ2pσ*2pπ*2pσ*2sσ*1s例N2N2[(σ1s)2(σ*1s)2(σ2s)2(σ*2s)2(π2py)2(π2pz)2(σ2px)2]N2分子轨道式1s22s22p3N电子分布式׃N—N׃····价键结构式分子结构式׃N≡N׃

第12页：分子轨道的应用

分子轨道的应用：推测分子的存在和阐明分子的结构Li2H2分子轨道能级示意图Li2[KK(σ2s)2]H2[(σ1s)1]分子轨道式Li-Li［H· H]+价键结构式σ键(普通)单电子σ键键的名称存在存在是否存在1s1sσ*1sσ1s1s 1sσ*1sσ1sσ*2sσ2s2s2s++

第13页：Be2分子轨道能级示意图

Be2分子轨道能级示意图：Be2[KK(σ1s)2(σ*1s)2]分子轨道式不存在是否存在1s1sσ*1sσ1sσ*2sσ2s2s2s

第14页：Be2分子轨道能级示意图（续）

Be2分子轨道能级示意图（续）：He2He2分子轨道能级示意图He2[(σ2s)2(σ*1s)1]He2[(σ1s)2(σ*1s)2]分子轨道式［HeHe]+-价键结构式三电子σ键-键的名称存在不存在是否存在1s1sσ*1sσ1s1s 1sσ*1sσ1s···++

第15页：Be2分子轨道能级示意图（续）

Be2分子轨道能级示意图（续）

• 描述分子的结构稳定性键级——分子中净成键电子数的一半净成键电子数成键轨道电子数-反键轨道电子数键级==22N2H2H2He2分子键级9464362560键能/(kJ·mol-1)2-22=01-0 12 2=2-02=110-42=3一般来说,键级越大,键能越大,分子越稳定。
• 注意：键级只能粗略估计分子稳定性的相对大小，实际上键级相同的分子稳定性也有差别。

第16页：Be2分子轨道能级示意图（续）

Be2分子轨道能级示意图（续）：预言分子的磁性顺磁性——是指具有未成对电子的分子在磁场中顺磁场方向排列的性质具有此性质的物质——顺磁性物质反磁性——是指无未成对电子的分子在磁场中无顺磁场方向排列的性质具有此性质的物质——反磁性物质

第17页：Be2分子轨道能级示意图（续）

Be2分子轨道能级示意图（续）：σ2sσ2pσ1sπ2pσ*2pπ*2pσ*2sσ*1s1s1s2s2s2p2pA.OM.OA.O能量例O2O2[KK(σ2s)2(σ*2s)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π*2py)1(π*2pz)1]O2分子轨道式1s22s22p4O电子式׃O-O׃· · ·· · ·价键结构式1个σ键、2个三电子π键O2为顺磁性物质

第18页：Be2分子轨道能级示意图（续）

Be2分子轨道能级示意图（续）