多原子分子ppt課件-資料下載頁
2025-05-03 22:04本頁面
【正文】 “ 對稱匹配線性組合（ SALC） ” 方式組合成 符合分子對稱性要求的 “ 群軌道 ” 。見下頁圖示。 對應于 C 的 2s 對應于 C 的 2px 對應于 C 的 2py 對應于 C 的 2pz ? ?dcba ssss 111121 ???? ?dcba ssss 111121 ???? ?dcba ssss 111121 ???? ?dcba ssss 111121 ???SALC : CH4 離域分子軌道（正則分子軌道） ? ?dcbas sssssψ 111121 ????? ? ?dcbas sssssψ 111121 ?????*? ?dcbaxx sssspψ 111121 ????? ? ?dcbaxx sssspψ 111121 ?????*? ?dcbayy sssspψ 111121 ????? ? ?dcbayy sssspψ 111121 ?????*? ?dcbazz sssspψ 111121 ????? ? ?dcbazz sssspψ 111121 ?????*CH4 價層離域軌道能級圖 a1 a1* t1 t1* 1s 2s 2p C CH4 4H CH4 價層離域軌道能級的計算值與實驗值 CH4 有四個等同的鍵 ， 這與 CMO描述的兩種能級不矛盾 。 因為 CMO中的成鍵軌道與VB中的化學鍵不是簡單的對應關(guān)系 。 任一成鍵軌道都遍及每個化學鍵 ， 成鍵電子對每個化學鍵都有貢獻 。 兩種CMO的不同并不妨礙 4個化學鍵等同 。 示意圖表明了這種關(guān)系： CH4 的雙中心定域分子軌道 按照分子軌道理論，多原子分子的分子軌道應該用離域的多中心分子軌道描述，但對于多原子分子中的雙中心鍵，也可用定域的分子軌道描述。 下面討論 CH4 分子的雙中心定域分子軌道構(gòu)建方法。 y z x a b c d CH4 分子的結(jié)構(gòu)示意如右圖。 按照分子軌道的 “ 成鍵三原則 ”，參與重疊成鍵的二個原子軌道要沿鍵軸對稱匹配。 4 個 H 原子的 1s 軌道顯然是滿足鍵軸對稱性的。 C 原子的 2s 軌道也滿足鍵軸對稱性，但三個 2p 軌道（分別指向 x, y, z 軸）與鍵軸不一致。因此，為了與 H 原子的 1s 軌道有效重疊 ， C 原子的 4 個原子軌道必須預先雜化，組成具有鍵軸對稱性的雜化原子軌道。 y z x a b c d )(21)(21)(21)(21zyxdzyxczyxbzyxapppshpppshpppshpppsh???????????????? 顯而易見，這 4 個軌道是等價的。 這樣與 CH4 分子的 4 個 C— H 鍵對應的雙中心定域分子軌道為 dzyxdddczyxcccbzyxbbbazyxaaaspppsshψspppsshψspppsshψspppsshψ1)(2111)(2111)(2111)(211???????????????????????????????????? CH4 的離域分子軌道的定域化 正則分子軌道是體系單電子能量算符的本征態(tài)，是體系單電子 Schr246。dinger 方程的解 ，但這種電子離域的圖象 對鍵的描述不夠直觀 。 另一方面，價鍵理論從定域的角度來描述多原子分子中的化學鍵，也有它成功的事實基礎，如分子的許多物理化學性質(zhì)所具有的加和性、可遷性。 事實上 ，由多中心的單電子波函數(shù)－即正則分子軌道經(jīng)過適當?shù)臄?shù)學變換，可以得到雙中心的定域軌道形式。 為了使分子軌道方法也能夠反映化學鍵的某些 定域特征，在量子化學發(fā)展的早期，就有人提出了分子軌道理論中的定域分子軌道概念。 其余定域分子軌道可依此類推 .列表如下： )1111(21:)1111(21:)1111(21:)1111(21 :1111dcbazzdcbayydcbaxxdcbasssssptssssptssssptsssssa????????????????????yyyy+ + 39。 L M O cyCMO 定域軌道 LMO與 離域軌道 CMO dzyxzyxsdczyxzyxscbzyxzyxsbazyxzyxsaspppsspppsspppssppps1][211][211][211][21????????????????????????????????????????yyyyyyyyyyyyyyyyyyyy LMO CMO的組合 C： HAO H1sAO 根據(jù)態(tài)疊加原理，這一組雙中心的定域分子軌道與離域分子軌道是等價軌道。 由此可知，對于多原子分子中的雙中心鍵，用雜化軌道代替部分原子軌道來構(gòu)建定域分子軌道，不僅可行，而且還非常簡捷和便利。 這也證明了那種認為價鍵理論只適用于定域鍵，而分子軌道理論則只適用于離域軌道的看法是片面的 。 結(jié)論 1. 正則離域分子軌道是體系單電子能量算符的本征態(tài)，是體系單電子 Schr246。dinger 方程的解 。而定域分子軌道是由正則分子軌道通過一定的數(shù)學變換組合而成，不是體系單電子能量算符的本征函數(shù)。 2. 定域分子軌道是分子中所有電子的運動在定域軌道區(qū)域內(nèi)的統(tǒng)一平均結(jié)果，或者說是 電子總密度分布的區(qū)域化 。這與價鍵理論的定域電子圖象仍是有區(qū)別的。 3. 在分子軌道理論中，定域軌道是對離域軌道的有益補充，凡是涉及到與分子中電子的統(tǒng)計行為相關(guān)的性質(zhì)，用定域軌道描述更簡單。 4. 雜化軌道概念對討論定域分子軌道亦是非常有益的。它可以簡化從離域軌道變換到定域軌道的數(shù)學計算，甚至，直接得到定域軌道。 5. 不是所有的離域分子軌道都能定域化的。如共軛大 ? 鍵，缺電子多中心鍵等。 Acknowledgement 本 《 結(jié)構(gòu)化學基礎 》 課件的編寫大量采用了可獲得的網(wǎng)絡課件素材和內(nèi)容。其中主要有國家級精品課程，蘭州大學化學化工學院李炳瑞主編 《 結(jié)構(gòu)化學 》 多媒體教材。特此聲明，并真誠致謝。 本 《 結(jié)構(gòu)化學基礎 》 課件僅供華中科技大學化學與化工學院應用化學專業(yè)本科教學使用，學生可免費獲得。任何人不得將本課件上傳用于商業(yè)或其它用途。
教學課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1