《多原子分子》ppt課件-文庫吧
2025-04-18 22:04 本頁面
【正文】 雜化軌道是原子軌道的重新（線性）組合。 其中， hk 為 hybrid orbitals， jr 為參與雜化的 atomic orbitals。 規(guī)定：用下標(biāo) k、 l、 b 等標(biāo)記雜化軌道，用下標(biāo) r 標(biāo)記參與雜化的原子軌道 。雜化軌道的形式可表示為： rrkrk ch j?? 雜化軌道數(shù)量守恒，正交歸一。數(shù)學(xué)上可以證明， n 個(gè)正交歸一的原子軌道線性組合生成 n 個(gè)正交歸一的雜化軌道。即： 12 32 22 12 ?????? ?kkkrkr cccc 常見雜化軌道的類型： a) sp； b) spd。 大量的無機(jī)化合物和幾乎所有的有機(jī)化合物采用 sp hybrid。因此，進(jìn)一步的討論，我們將限定在 sp hybrid。 sp 雜化軌函與夾角通式 對(duì)于一個(gè)只含 s， p 兩類軌道的 spn hybrid，雜化軌道的形式可表示為： pkpsksk cch jj ?? 其中， js 為 s orbital， jp 為 p orbital； n 稱為雜化指數(shù)，表示在雜化軌道 hk 中， p 成分所占比例。即： 22kskpk c ?222221kpksppkppskpkssskspkppkpskspkppkpskssksskspkpskspkpskskkcccccccccccccccccchh?????????????jjjjjjjjjjjjjjjjjj122 ?? kpks cc即： 應(yīng)用歸一化條件： 規(guī)定：用 ak 標(biāo)記雜化軌道 hk 中含 s orbital 的成分；用 bk 標(biāo)記雜化軌道 hk 中含 p orbital 的成分。如是有： kkk n=ab1=+ kk ba22 == kpkksk cc ba , 由上式即可推得： kk n+11=akkk nn+1=b 規(guī)定： )==(= kkkkskpk nccab? 則有： 2+11=+11==kkkks nc ?a2+1=+1==kkkkkkp nnc??b)+(+11=)+(+11=)+(=+=2pkskpkskpkskspkpsksknnccchjjj?j?j?jjj 根據(jù)上述變換結(jié)果，我們有： 這些表達(dá)式都是已歸一化了的。 至此，利用雜化軌道的歸一化要求，我們得到了 spn hybrid 的函數(shù)通式。 應(yīng)用正交化條件： 0=lk hh 考慮正交化問題，歸一化系數(shù)可以不寫。即： kpkskh j?j += lplslh j?j +=lk plspkslk hh j?jj?j ++=lklk pplkpslspksslk hh jj??jj?jj?jj +++= 展開： lk pplk jj??+1= 函數(shù)的內(nèi)積可比作矢量的點(diǎn)乘。 p orbital 是一個(gè)空間矢量，在笛卡爾坐標(biāo)系中可表示為如下組合： zyxk pkpkpkp zyx jjjj ??? ++=? 取 jpx、 jpy、 jpz 為單位矢量，則 xk、 yk、 zk 就是 jpk 在三個(gè)軸上的投影。并且： 1=++= 222 kkkpp zyxkk jj 類似的： kllklklkpp zzyyxxlk ?jj c o s=++=（歸一化要求） kllkpplklk lkhh ???jj?? c o s+1=+1= 回到正交展開式： 即： 0=c o s+1 kllk ??? ?kl 是 jpk、 jpl 之間的夾角，因?yàn)? js 無方向性， ?kl 也就是雜化軌道 hk、 hl 之間的夾角。因此，上式就是在正交性要求下各雜化軌道之間的夾角公式。 等性 sp 雜化 定義：等性 spn 雜化 ?k = ?l = ? ，這等價(jià)于： ak = al = a bk = bl = b （或： ） 0=c os+ ?ba 等性 spn 雜化的函數(shù)通式和夾角公式簡(jiǎn)化為： 0=c o s+1 ?n)+(+1 1= pssp nnh n jj（下標(biāo)可以忽略） spn 雜化的軌道函數(shù)和夾角 (1) sp : )+(21= pssph jj?1 8 0=?0=c o s+1 ??(2) sp2 : ?120=0=c o s2+1 ?? ?)2+(31=2 pssph jj(3) sp3 : ?5109=0=c o s3+1 .?? ?)3+(21=3 pssph jj 雜化軌道的成鍵能力 雜化軌道理論的目的是為了解釋分子的幾何構(gòu)型，即共價(jià)鍵的方向性問題。這與參與組合的原子軌道的方向，即原子軌道的角度部分 Ylm，有關(guān)。 因此，在選用原子軌道時(shí)，我們選擇 Ylm 代替 Ynlm，而把 Rnl 當(dāng)作常量。 s、 p 原子軌道的角度函數(shù)形式可表示為： 1=sψ?c o s3=zpψj? c o ss i nψ xp 3=j? ins i nψ yp s3= 軌道的成鍵能力 f 是以其角度分布的極大值來度量的。 故原子軌道的成鍵能力定義為： )5=(3=1= dps fff , sp 雜化軌道的一般形式可寫為： pspsh jajajbja ????? 1 因此， sp 雜化軌道的成鍵能力為： )1(31ps aaaa ?????? ps fff sp hybrid: a ? 1/2, f = 。 sp2 hybrid: a ? 1/3, f = 。 sp3 hybrid: a ? 1/4, f = . 雜化軌道的成鍵能力要比參與雜化的原子軌道更強(qiáng)。雜化可以增大成鍵能力是因?yàn)殡s化軌道具有更強(qiáng)的方向性。 不等性 sp 雜化 非等性 spn 雜化： ?k ≠ ?l , nk ≠ nl , ... etc （下標(biāo)不能忽略） )+(+11=kpkskk nnh jj0=c o s+1 kllk ??? 不等性雜化軌道的求算，最基本的困難在于指數(shù) nk 不能僅由理論計(jì)算確定，而必須要有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的幫助，分子的幾何構(gòu)型（如夾角）需要先由實(shí)驗(yàn)確定。
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1