【正文】 2p***L i2 B e2 B2 C2 N2 O2 F2 第二周期同核雙原子分子的分子軌道能級圖 第二周期同核雙原子分子的分子軌道組態(tài)與基本性質(zhì) 分子 基態(tài)分子的分子軌道組態(tài) 鍵級 未成對電子數(shù) 鍵能/Ev 鍵長/pm Li2 [He2]?2S2 1 0 267 Be2 [He2]?2S2??2S2 0 0 B2 [He2]?2S2??2S2?2px1?2py1 1 2 ≈3 159 C2 [He2]?2S2??2S2?2px2?2py2 2 0 124 N2 [He2]?2S2??2S2?2px2?2py2?2p2 3 0 110 O2 [He2]?2S2??2S2?2p2?2px2?2py2??2px1??2py1 2 2 121 F2 [He2]?2S2??2S2?2p2?2px2?2py2??2px2??2py2 1 0 142 3176。 分子的磁學(xué)性質(zhì) 電子自旋產(chǎn)生磁場，分子中有不成對電子時，各單電子平行自旋，磁場加強(qiáng)。這時物質(zhì)呈順磁性。 順磁性物質(zhì)在外磁場中顯磁性，在磁天平中增重。 N S 加磁場 例 :O2的分子軌道 實(shí)驗(yàn)事實(shí)指出， O2分子具有順磁性。順磁性是一種微弱的磁性，當(dāng)存在外加磁場時，有順磁性的物質(zhì)將力求更多的磁力線通過它。有順磁性的物質(zhì)靠近外加磁場，就會向磁場方向移動。表演 O2的順磁性的實(shí)驗(yàn)很多，例如，把一塊磁鐵伸向液態(tài)氧，液態(tài)氧會被磁鐵吸起。 研究證明，順磁性是由于分子中存在未成對電子引起的。這就是說， O2分子里有未成對電子。 根據(jù)現(xiàn)代價鍵理論 px－ px 成 σ 鍵， py － py 成 π鍵。單電子全部成對，形成共價鍵。兩種理論均不能解釋氧氣單質(zhì)的順磁性。 氧氣分子的路易斯電子式為 ，電子全部成對。 O O 若分子中無成單電子時，電子自旋磁場抵消，物質(zhì)顯抗磁性 ( 逆磁性或反磁性 ) ，表現(xiàn)在于外磁場作用下出現(xiàn)誘導(dǎo)磁矩，與外磁場相排斥，故在磁天平中略減重。 這是分子軌道理論較其它理論的成功之處。 [ Be 2 ] ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 1 ( ) 1 ， 其中 ? 2 xp? 2 yp? 2 zp?*2 yp?*2 zp 實(shí)驗(yàn)表明，氧氣單質(zhì)是順磁性的。用分子軌道理論解釋，見 O2 的分子軌道圖。其 分子軌道式為 ( ) 1 ( ) 1 說明軌道中 有單電子，故顯順磁性 。 ?*2 yp?*2 zp 4 異核雙原子分子 CO異核雙原子分子 CO 和 N2 是等電子體 。 其分子軌道能級圖與 N2 相似。值得注意的是 C和 O的相應(yīng)的原子軌道能量并不相等。 鍵級 = ( 6 － 0 ) / 2 = 3 三鍵 一個 ? 鍵，兩個 ? 鍵。 無單電子，顯抗磁性 。 同類軌道， Z 大的能量低 。 C 高， O 高 ？ 分子軌道式 [ Be 2 ] ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2 ? 2 yp? 2 zp? 2 xp O MO C ? 2 xp? 2 yp ? 2 zp?*2 yp ?*2 zp1s ? 1s ?*1s ?? ?? 1s ?? ?? 2s ? 2s ?*2s ?? ?? 2s ?? ?? 2p 2p ? ? ?? ? ? ?? ?? ?? 分子軌道圖 ?*2 xp 1?， 2?， 1? 和 2?均為非鍵軌道，為什么？ HF分子的成鍵軌道和反鍵軌道都是 s軌道。 非鍵軌道常用 n表示 ，大致相當(dāng)于分子中的原子原有的 孤對電子軌道 。 F的 2py和 2pz與 H的 1s雖然能量相近，但由于對稱性不一致，所以 F的 2py和 2pz 仍然保持原子軌道的能量，對 HF的形成不起作用。形成的非鍵軌道，即 1π 和 2π 。 F的 1s， 2s與 H的 1s 雖然對稱性一致 ,但能量差大 ,不能形成有效分子軌道。 所以 F的 1s， 2s仍然保持原子軌道的能量，對 HF 的形成不起作用，亦為非鍵軌道。分別表示為 1σ 和 2σ 。 當(dāng) H和 F沿 x軸接近時， F的 2px 和 H的 1s對稱性相同 ,且能量相近 (從 F的 I1與 H的 I1相比較可得 )。組成一對分子軌道，即成鍵分子軌道 3σ 和反鍵分子軌道 4σ 。 與 O2 ,N2 等同核雙原子分子及 CO 等異核雙原子分子差別很大。因?yàn)?H 和 F 的原子序數(shù)不是很接近。 分子軌道式 (1?)2(2?)2 (3?)2 (1?)2 (2?)2 3?為成鍵軌道； 4?為反鍵軌道； 1?,2?,1?和 2?為非鍵軌道 。 HF異核雙原子分子 鍵級 = ( 2－ 0 ) / 2 = 1 ， HF 中有單鍵。 無單電子，抗磁性。 H的 1s和 F的 1s， 2s， 2p 中哪種軌道的能量最相近 ？ 高？低？ 1s ?? 1? ?? 2s ?? 2? ?? MO AO ( F ) 分子軌道圖 4? 1? 2? 1s 2p 3? ? ? ?? ?? ?? ?? ?? AO ( H ) HF 分子軌道能級圖成鍵反鍵非鍵非鍵A O M O A O H H F F1s2s2px 2 p y 2 p zHF 分子軌道能級圖A O M O A O H H F F2s非鍵非鍵反鍵成鍵2px 2 p y 2 p z1s成鍵反鍵非鍵非鍵A O M O A O H H F F1s2s2px 2 p y 2 p z H F 分子軌道波函數(shù)圖象五 、 鍵的極性與分子的極性 共價鍵有 非極性鍵 與 極性鍵 之分 。 由共價鍵構(gòu)建的分子有 非極性分子 與 極性分子 之分 。 “ 極性 ” 是一個電學(xué)概念。 度量極性的物理量叫做偶極矩 (m)。偶極矩是偶極子兩極 (帶 相同 電量的正電端和負(fù)電端 )的電量，即電偶極子的電量 q， 和偶極子兩極的距離 —偶極長 l—的乘積 (m=qXl)。 lq +q _偶極子與偶極矩 (m?qXl) 極性鍵 (Polar bonds) 兩種不同元素原子之間形成的共價鍵 離子鍵 分子的極性 HCl 雙原子分子 HCl 的正負(fù)電重心不重合，是極性分子。若正電（ 和負(fù)電 ）重心上的電荷的電量為 q ，正負(fù)電重心之間的距離為 d （ 稱偶極矩長 ），則偶極矩 μ = q d 。 分子內(nèi)原子間的結(jié)合靠化學(xué)鍵，物質(zhì)中分子間存在著分子間作用力。 分子的偶極矩 1 永久偶極 分子的正電重心和負(fù)電重心不重合，則為極性分子，其極性的大小可以用偶極矩 μ來度量。 偶極矩以德拜（ D）為單位，當(dāng) q = ? 10－ 1 9 庫侖（電子的電量 ）， d = ? 10－ 10 m ( 197。 ) 時， μ = D 。 偶極矩 (Dipole Moment, m) m ＝ q 179。 d d ：正、負(fù)電荷重心間距（偶極長） q ： 電量 單位 ： 德拜（ Debye， D） 1D＝ 179。 1030 Cm（庫侖 米） 表示 ：（＋） （－）（矢量） 極性分子 (Polar molecules) 多原子分子： 鍵的極性與分子構(gòu)型 CCl4，非極性； CHCl3, 極性 。 共價分子的性質(zhì) 某些分子的偶極矩實(shí)測值 分子 偶極矩 m?D 分子 偶極矩 m?D H2 0 HI F2 0 H2O P4 0 H2S S8 0 NH3 O2 0 SO2 O3 CH4 0 HF HCN HCl NF3 HBr LiH 共價分子的性質(zhì) 同核雙原子分子的實(shí)測偶極矩都等于零，是非極性分子。 異核雙原子分子 HF、 HCl、 HBr、 HI的極性依次減小。 多原子分子的幾何構(gòu)型決定了分子的偶極矩是否于零，因此，測定偶極矩可用來判別分子的幾何構(gòu)型。 一種簡單的方法是：如果在分子中能找到 2個軸，繞軸旋轉(zhuǎn) 180度，分子能重合則此分子 是非極性分子。 CHHHHm ? ? m ? ?PPPPO C Oq+q+q q_ _m ? ?m ? ? ?? ? DH C N+_m ? ? ?? ? DOO O_+_OH H_+m ? ? ?? ? D分子的偶極距不為零 H2O 極性分子 (Polar molecules) 多原子分子： 鍵的極性與分子構(gòu)型 取向力、誘導(dǎo)力和色散力統(tǒng)稱范德華力，具有以下的共性：