导图社区 双原子分子的结构和价键理论
结构化学第三章知识思维导图，包括：化学键概述、结构和共价键的本质、分子轨道理论和双原子分子的结构、H2分子的结构和价键理论。
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第14章DNA的生物合成读书笔记
双原子分子的结构和价键理论
化学键概述
基础知识
1.分子:物质中独立地、相对稳定地存在并保持该化合物特征的最小微粒,是参与化学反应的基本单元。空间结构:原子在空间的排列(核结构)能级结构:分子中电子的排列(电子结构)原子相互吸引、相互排斥,以一定的次序和方式结合成分子。分子:原子核骨架与电子组成的整体
化学键定义与类型
把分子或一些晶体中,两个或两个以上原子(或离子)之间的 强烈相互作用(强的结合力),称为化学键
以量子力学和原子结构理论为基础发展起来的化学键理论有 三个分支:即 分子轨道理论(MO) H2 价键理论(VB) 杂化轨道理论 配位场理论(LF) 配合物的结构
离子键
正负离子通过库仑作用,当引力与斥力达到平衡时,就形成稳定的离子键。没有方向性、饱和性。
配位键
离子
共价键
由二个或多个电负性相差不大的原子依靠 共有若干电子构成。
金属键
金属中的“自由电子”和金属正离子组成的晶格之间的相互作用。可看作包含很多原子的多原子共价键。
H键
以X-H…Y形式存在,X和Y的电负性较大F,N,O,CI等。Y 有一对孤对电子
范德华力
分子
键型多样性
缺电子多中心氢桥键:通常是在硼烷中形成的多中心缺电子键
H-配键:H-作为一个配体提供一对电子形成配位化合物。M
分子氢配位键:H2分子作为一个配位体与过渡金属形成配位化合物,而氢不分解为氢原子
抓氢键:CH→M,提供电子给M,CH活化,构型
共价键认识历史
的结构和共价键的本质
H2+的 Schrodinger方程
定核近似
变分法
变分原理:对于一个体系的 Hamilton算符,用满足该问题边 界条件的任意一个归一化品优函数ψ,求出的能量平均值必然大 于等于体系最低能量本征值E0
尝试变分函数可作为近似的基态波函数 变分积分的值可作为近似的基态能量 选择一个合适的函数(作为近似的基态波函数),求变分积分,得 到近似的基态能量。(只需求积分,无需解薛定愕方程）
H2+的 Schrodinger方程的变分求解
Sab：重叠积分、Haa：库仑积分(a)、Hab:交换(共振积分就β
共价键的本质
MO理论认为:共价键的实质是电子从AO转入成键MO的 结果。
对共价键成因的一种简单解释是:电子进入成键轨道 后,在核间区受到两个核的吸引,平均势能降低,总能量 下降,从而形成共价键。然而,这种解释理由不够充分, 因为随着H与H接近,核-核排斥也在增加,仅靠核间区电 子平均势能降低不足以成键
另一种解释是:电子从原子进入分子后运动范围扩大 动能下降,导致总能量下降,从而形成共价键。但实际 只有两核从较远距离趋近时,平均动能才有所下降,而平衡 核间距上电子的平均动能比原子中更大
分子轨道理论和双原子分子的结构
描述分子中假设分子中每一个电子在核与其它电子的 平均势场中运动,单电子空间运动状态的波函数(Mo) 称为分子轨道
对称性匹配原则 能量相近原则：能级相近原则:两个AO形成两条MO时,AO能级差越 形成的Mo能级分裂越大,电子转移到低能量的成键Mo 后能量下降得越多;反之,AO能级差越大,形成的MO能级 分裂越小,电子转移到低能量的成键Mo后能量下降越不明 低能量的Ao对成键MO的贡献较大,高能量的AO对反键Mo的贡献较大 最大重叠原则：轨道重叠与共价键的方向性关系密切
分子对称
σ键
δ键
Ψ键
Π键
能级顺序
同核双原子分子
异核双原子分子
光谱项
支项
H2分子的结构和价键理论
价键理论(VB)以原子轨道作为近似基函数描述分子中 运动规律,认为一对自旋反平行的电子相互接近时, 现相互吸引的作用,并使体系能量降低,形成化学键
VB法用定域轨道概念描述分子的结构,配合杂化轨道法,适合于处理基态分子的性质,如分子的几何构型、键的解离能等;目前有机化学和无机化学中表述分子的结构时,在两 原子间画一短线,表示单键;画两短线,表示双键;画三短线,表示叁键。 分子轨道法中的每个分子轨道都遍及于分子整体,而分子中各个分子轨道都具有一定的分布和能级,非常适合于描述分子基态和激发态间的性质,了解各个状态的波函数的分布和能级的高低,阐明各种类型的分子光谱的性质以及有关激发态分子的性质,在解决化学问题中起重大作用。
