物理化学结构化学基础省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、上一内容下一内容回主目录物理化学多媒体教学课件第第1111章章 结构化学基础结构化学基础Chapter 11Elementary Structure Chemistry/10/10第1页上一内容下一内容回主目录第十一章 结构化学基础 11.1 分子轨道理论 11.2 共轭分子结构与HMO法 11.3 配位化合物结构和性质 11.4 次级键及分子自组装 11.5 晶体结构和性质 /10/10第2页上一内容下一内容回主目录11.1 分子轨道理论 1.1.结构和共价键本质结构和共价键本质 2.2.分子轨道理论和双原子分子结构分子轨道理论和双原子分子结构 /10/10第3页上一内容下一内容回主目录 薛
2、定谔方程薛定谔方程1.结构和共价键本质/10/10第4页上一内容下一内容回主目录变分法解薛定谔方程变分法解薛定谔方程变分原理:变分原理:对于任意一个品优波函数对于任意一个品优波函数设设0,1,2,组成一正交、归一完全函数组,其能组成一正交、归一完全函数组,其能量依次增加,量依次增加,1.结构和共价键本质/10/10第5页上一内容下一内容回主目录用线性变分法解用线性变分法解 薛定谔方程得到薛定谔方程得到:,是氢原子基态波函数。是氢原子基态波函数。S为重合积分,或简称为重合积分,或简称S积分积分 当当R=0时时,S=1;当当当当R为为其它数其它数值时值时,S数数值值可可经过详细计经过详细计算得到算
3、得到1.结构和共价键本质/10/10第6页上一内容下一内容回主目录 a a称为库仑积分,又称称为库仑积分,又称a a积分,它近似等于氢积分,它近似等于氢原子基态能量原子基态能量EH。b b 称为交换积分,或称称为交换积分,或称 b b 积分,它与积分,它与 和和 重合程度相关,在分子核间距条件下,重合程度相关,在分子核间距条件下,b b 为负值。为负值。1.结构和共价键本质/10/10第7页上一内容下一内容回主目录 H2+结构计算值结构计算值:R=132pm,E1=170.8kJ mol-1试验值:试验值:R=106pm,De=269.0kJ mol-1理论成功之处:理论成功之处:共价键本质共
4、价键本质1.结构和共价键本质/10/10第8页上一内容下一内容回主目录1.结构和共价键本质/10/10第9页上一内容下一内容回主目录H2+分子轨道等值线示意图分子轨道等值线示意图1.结构和共价键本质/10/10第10页上一内容下一内容回主目录电子云分布差值图电子云分布差值图1成键作用成键作用能量能量吸引与排斥吸引与排斥1.结构和共价键本质/10/10第11页上一内容下一内容回主目录简单分子轨道理论简单分子轨道理论分子轨道概念分子轨道概念分子轨道概念分子轨道概念分子轨道分子轨道i分子中单电子波函数分子中单电子波函数2.分子轨道理论和双原子分子结构/10/10第12页上一内容下一内容回主目录分子轨
5、道形成分子轨道形成如:如:H2+分子轨道能够近似地用原子轨道线性组合分子轨道能够近似地用原子轨道线性组合(LCAO)轨道数目不变轨道数目不变成键轨道成键轨道反键轨道反键轨道非键轨道非键轨道为了有效地组成组成份子轨道,参加组成该分子轨道为了有效地组成组成份子轨道,参加组成该分子轨道 原子轨道必须满足原子轨道必须满足能量高低相近能量高低相近、轨道最大重合轨道最大重合、对称对称性匹配性匹配三个条件。三个条件。2.分子轨道理论和双原子分子结构/10/10第13页上一内容下一内容回主目录 对称性匹配决定对称性匹配决定着原子轨道是否能着原子轨道是否能组合成成键轨道组合成成键轨道 能量相近、最大能量相近、最
6、大重合两个条件影响重合两个条件影响组合效率组合效率2.分子轨道理论和双原子分子结构/10/10第14页上一内容下一内容回主目录分子轨道分类和分布特点分子轨道分类和分布特点 按照分子轨道沿键轴分布特点按照分子轨道沿键轴分布特点,分子轨道可分分子轨道可分为为3类类(1)轨道和轨道和 键键特点:沿键轴呈圆柱形对称。特点:沿键轴呈圆柱形对称。组成:组成:s-s,s-p,pz-pz2.分子轨道理论和双原子分子结构/10/10第15页上一内容下一内容回主目录表示符号表示符号电子和电子和键键2.分子轨道理论和双原子分子结构/10/10第16页上一内容下一内容回主目录(2)轨道和轨道和 键键特点:经过键轴有一
7、个节面。特点:经过键轴有一个节面。组成:组成:p-p,p-d表示符号:表示符号:电子和电子和 键键2.分子轨道理论和双原子分子结构/10/10第17页上一内容下一内容回主目录(3)d d 轨道和轨道和d d 键键特点:经过键轴有两特点:经过键轴有两个节面。个节面。键级概念键级概念对于定域键:对于定域键:2.分子轨道理论和双原子分子结构/10/10第18页上一内容下一内容回主目录(1)分子轨道能级高低)分子轨道能级高低原子轨道能级原子轨道能级原子轨道重合原子轨道重合第二周期同核双原子分子价层分子轨道能级次序为第二周期同核双原子分子价层分子轨道能级次序为同核双原子分子结构与性质同核双原子分子结构与
8、性质2.分子轨道理论和双原子分子结构/10/10第19页上一内容下一内容回主目录s-p混杂混杂:原子轨道原子轨道2s分子轨道分子轨道2s2s*原子轨道原子轨道2pz分子轨道分子轨道2pz2pz*s-p混杂混杂形成新分形成新分子轨道子轨道s-p混杂后分子轨道能级次序为混杂后分子轨道能级次序为(B2;C2;N2)2.分子轨道理论和双原子分子结构/10/10第20页上一内容下一内容回主目录 依据分子轨道能级次序,就能够按泡利原理、能量最低依据分子轨道能级次序,就能够按泡利原理、能量最低原理和洪德规则排出分子在基态时电子组态。原理和洪德规则排出分子在基态时电子组态。分子分子F2价电子组态价电子组态键级
9、键级=1分子分子O2价电子组态价电子组态键级键级=2.OO.(2)同核双分子结构)同核双分子结构2.分子轨道理论和双原子分子结构/10/10第21页上一内容下一内容回主目录分子分子 N2价电子组态价电子组态键级键级=32.分子轨道理论和双原子分子结构/10/10第22页上一内容下一内容回主目录(3)异核双原子分子异核双原子分子CO分子分子价层电子组态:价层电子组态:和和N2分子是等电子分子分子是等电子分子:C O:2.分子轨道理论和双原子分子结构/10/10第23页上一内容下一内容回主目录NO分子分子价层电子组态:价层电子组态:键级键级=2.52.分子轨道理论和双原子分子结构/10/10第24
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